DE102021126111A1

DE102021126111A1 - Camera assembly, method of designing a curvature of a cover and cover for a camera assembly

Info

Publication number: DE102021126111A1
Application number: DE102021126111.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Putz
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2023-04-13
Also published as: WO2023057277A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraanordnung (100) für ein Fahrzeug mit einer Kamera (10) mit einer optischen Achse (AK) und einem Kamerasichtfeld (11) zur optischen Erfassung wenigstens einer Bildinformation einer Umgebung, sowie ferner mit einer flächigen Abdeckung (20) mit einer Außenfläche (21), einer Innenfläche (22) und mit wenigstens einem optisch wirksamen Bereich (23), in welchem die Abdeckung (20) lichtdurchlässig ist und für Lichtstrahlen durchdringbar ist, wobei die Abdeckung (20) mit ihrem optisch wirksamen Bereich (23) in das Kamerasichtfeld (11) ragt und das Sichtfeld (11) der Kamera (10) zumindest teilweise abdeckt und im optisch wirksamen Bereich (23) der Abdeckung (20) die Außenfläche (21) und die Innenfläche (22) jeweils wenigstens abschnittsweise gekrümmt sind, und wobei eine Krümmung der Außenfläche (21) und eine Krümmung der Innenfläche (22) im optisch wirksamen Bereich derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt sind und die Abdeckung (20) derart relativ zur Kamera (10) angeordnet ist, dass wenigstens eine Größe, eine unerwünschte optische Beeinflussung durch die Abdeckung (20) charakterisiert, innerhalb eines definierten Bereichs liegt.The present invention relates to a camera arrangement (100) for a vehicle with a camera (10) with an optical axis (AK) and a camera field of view (11) for optically capturing at least one piece of image information of an environment, and also with a flat cover (20). an outer surface (21), an inner surface (22) and with at least one optically effective area (23) in which the cover (20) is translucent and can be penetrated by light rays, the cover (20) with its optically effective area (23 ) protrudes into the field of view (11) of the camera and at least partially covers the field of view (11) of the camera (10) and in the optically effective area (23) of the cover (20) the outer surface (21) and the inner surface (22) are each curved at least in sections are, and wherein a curvature of the outer surface (21) and a curvature of the inner surface (22) in the optically effective area are designed and coordinated in such a way and the cover (20) is arranged relative to the camera (10) that at least one size, characterized by an undesirable optical influence by the cover (20), lies within a defined range.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Innenraum eines Fahrzeugs, wobei die Kameraanordnung eine Kamera und eine flächige Abdeckung aufweist. Die Kamera weist eine optische Achse und ein Kamerasichtfeld auf und ist zur optischen Erfassung wenigstens einer Bildinformation einer Umgebung ausgebildet und eingerichtet. Die flächige Abdeckung weist eine Außenfläche und eine Innenfläche auf und wenigstens einen optisch wirksamen Bereich, in welchem die Abdeckung zumindest teilweise lichtdurchlässig ist und für eine optische Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung von zugehörigen, die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen zumindest teilweise durchdrungen werden kann. Die Abdeckung ist dabei derart angeordnet, insbesondere derart relativ zur Kamera, dass sie mit ihrem optisch wirksamen Bereich in das Kamerasichtfeld ragt und das Sichtfeld der Kamera zumindest teilweise abdeckt, wobei sich die Außenfläche der Abdeckung auf einer von der Kamera abgewandten Seite befindet und die Innenfläche auf einer der Kamera zugewandten Seite.The present invention relates to a camera arrangement for a vehicle, in particular for an interior of a vehicle, the camera arrangement having a camera and a flat cover. The camera has an optical axis and a camera field of view and is designed and set up for optically capturing at least one item of image information of an environment. The flat cover has an outer surface and an inner surface and at least one optically effective area in which the cover is at least partially translucent and can be at least partially penetrated by associated light rays representing the image information for optically capturing image information from the environment. The cover is arranged in such a way, in particular relative to the camera, that its optically effective area protrudes into the camera field of view and at least partially covers the field of view of the camera, with the outer surface of the cover being on a side facing away from the camera and the inner surface on a side facing the camera.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zur Auslegung einer Krümmung einer Abdeckung für eine Kameraanordnung.Furthermore, the present invention relates to a method, in particular a computer-implemented method, for designing a curvature of a cover for a camera arrangement.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Abdeckung für eine Kameraanordnung.Furthermore, the present invention relates to a cover for a camera arrangement.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens.In addition, the present invention relates to a device with means for carrying out an aforementioned method.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Speichermedium.The present invention also relates to a computer program and a computer-readable storage medium.

Kameraanordnungen für Fahrzeuge, auch für den Innenraum eines Fahrzeugs, beispielsweise zur Müdigkeitserkennung, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Ebenso ist es bekannt, Kameras zum Schutz des Kameraobjektivs bzw. zum Verbergen der Kamera mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung zumindest teilweise oder vollständig abzudecken. Die hierfür verwendeten optischen Abdeckungen sind dabei jeweils zumindest in dem Bereich, in welchem sie von Lichtstrahlen durchdrungen werden, welche die Bildinformation enthalten, die von der Kamera erfasst werden soll, in der Regel plan ausgebildet, d.h. nicht gekrümmt, da die beim Durchdringen der Abdeckung durch die Krümmung entstehende, unerwünschte optische Beeinflussung der Bildinformation, wie beispielsweise eine Verzerrung oder einen Kontrastverlust, derart groß wird, dass die von der Kamera erfasste Bildinformation nicht mehr die für eine Weiterverarbeitung bzw. Auswertung erforderliche Qualität aufweist. Eine plan ausgebildete Abdeckung schränkt allerdings die Anordnungsmöglichkeiten der Kameraanordnung und damit die Anwendungsmöglichkeiten sowie die Ausgestaltungsmöglichkeiten der Abdeckung erheblich ein.Camera arrangements for vehicles, including for the interior of a vehicle, for example for detecting tiredness, are known in principle from the prior art. It is also known to cover cameras at least partially or completely with a translucent cover to protect the camera lens or to hide the camera. The optical covers used for this purpose are generally planar, i.e. not curved, at least in the area in which they are penetrated by light rays which contain the image information to be captured by the camera, since when penetrating the cover the undesired optical influence of the image information caused by the curvature, such as distortion or a loss of contrast, becomes so great that the image information captured by the camera no longer has the quality required for further processing or evaluation. However, a planar cover considerably restricts the arrangement possibilities of the camera arrangement and thus the application possibilities as well as the design possibilities of the cover.

Dies hat zur Folge, dass sich in vielen Fällen, insbesondere in Fällen, in denen die Kamera für eine bestimmte Funktionalität an einer bestimmten Position angeordnet werden muss, wie dies beispielsweise bei einer Kameraanordnung für einen Innenraum eines Fahrzeugs zur Müdigkeitserkennung der Fall ist, eine verborgene Anordnung der Kamera hinter einer Abdeckung entweder gar nicht realisieren lässt, da eine plane Abdeckung in dem daraus resultierenden, für die Abdeckung verfügbaren Bereich nicht möglich ist bzw. mit einer solchen Abdeckung entsprechende Sicherheitsanforderungen nicht erfüllt werden können oder sich nur mit Einschränkungen umsetzen lässt, wie beispielsweise nur mit einem unerwünschten Design des Innenraumes oder nur mit einer unerwünschten Einschränkung der Kopffreiheit. Und mit einer geeignet gekrümmten Abdeckung kann in der Regel die erforderliche Qualität der Bildinformation nicht erreicht werden.As a result, in many cases, especially in cases in which the camera has to be arranged in a specific position for a specific functionality, as is the case, for example, with a camera arrangement for the interior of a vehicle for detecting tiredness, a hidden Arrangement of the camera behind a cover either cannot be implemented at all, since a flat cover is not possible in the resulting area available for the cover or corresponding safety requirements cannot be met with such a cover or can only be implemented with restrictions, such as for example only with an undesired design of the interior or only with an undesired restriction of the headroom. And with a suitably curved cover, the required quality of the image information cannot usually be achieved.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine alternative Kameraanordnung bereitzustellen, vorzugsweise eine Kameraanordnung, welche eine größere Flexibilität bei der Ausgestaltung der Abdeckung und/oder eine größere Flexibilität bei der Wahl der Kameraposition ermöglicht, und dies insbesondere bei einer ausreichend guten optischen Erfassungsqualität der Bildinformation.Against this background, it is an object of the present invention to provide an alternative camera arrangement, preferably a camera arrangement that allows greater flexibility in the design of the cover and/or greater flexibility in the choice of camera position, and this in particular with a sufficiently good optical Acquisition quality of the image information.

Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Auslegung einer Krümmung einer Abdeckung für eine Kameraanordnung bereitzustellen, insbesondere ein verbessertes Verfahren, mit welchem sich vorzugsweise eine größere Flexibilität bei der Ausgestaltung der Abdeckung und/oder eine größere Flexibilität bei der Wahl der Kameraposition erreichen lässt, und dies insbesondere bei einer ausreichend guten optischen guten optischen Erfassungsqualität der Bildinformation.Furthermore, it is an object of the present invention to provide an alternative method for designing a curvature of a cover for a camera arrangement, in particular an improved method with which preferably greater flexibility in the design of the cover and/or greater flexibility in the choice is possible of the camera position can be achieved, and this in particular with a sufficiently good optical good optical capture quality of the image information.

Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Abdeckung für eine Kameraanordnung bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte Abdeckung, mit welcher sich vorzugsweise eine größere Flexibilität bei der Ausgestaltung der Abdeckung und/oder eine größere Flexibilität bei der Wahl der Kameraposition erreichen lässt, und dies insbesondere bei einer ausreichend guten optischen guten optischen Erfassungsqualität der Bildinformation.Furthermore, it is an object of the present invention to provide an alternative cover for a camera arrangement, in particular an improved cover, with which preferably greater flexibility in the design of the cover and/or greater flexibility in the selection of the camera position can be achieved, and this especially with a sufficient good optical good optical capture quality of the image information.

Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative, insbesondere verbesserte, Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens bereitzustellen, ein entsprechendes alternatives, insbesondere verbessertes Computerprogramm und ein alternatives, insbesondere verbessertes computerlesbares Speichermedium.In addition, it is an object of the present invention to provide an alternative, in particular improved, device with means for carrying out an aforementioned method, a corresponding alternative, in particular improved, computer program and an alternative, in particular improved, computer-readable storage medium.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Kameraanordnung, durch ein Verfahren zur Auslegung einer Krümmung einer Abdeckung für eine Kameraanordnung, durch eine Abdeckung für eine Kameraanordnung, durch eine Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens, durch ein entsprechendes Computerprogramm sowie durch ein computerlesbares Speichermedium mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.According to the invention, these objects are achieved by a camera arrangement, by a method for designing a curvature of a cover for a camera arrangement, by a cover for a camera arrangement, by a device with means for carrying out an aforementioned method, by a corresponding computer program and by a computer-readable storage medium with the Dissolved features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent patent claims, the description and the figures. The wording of the claims is made part of the content of the description by express reference.

Eine erfindungsgemäße Kameraanordnung für ein Fahrzeug ist insbesondere für einen Innenraum eines Fahrzeugs ausgebildet und weist eine Kamera mit einer optischen Achse und einem Kamerasichtfeld zur optischen Erfassung wenigstens einer Bildinformation einer Umgebung und eine flächige Abdeckung mit einer Außenfläche und einer Innenfläche und mit wenigstens einem optisch wirksamen Bereich auf, wobei die Abdeckung in ihrem optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise lichtdurchlässig ist und für eine optische Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung von zugehörigen, die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen zumindest teilweise durchdrungen werden kann. Die Abdeckung ist dabei derart angeordnet, dass sie mit ihrem optisch wirksamen Bereich in das Kamerasichtfeld ragt und das Sichtfeld der Kamera zumindest teilweise abdeckt, wobei sich die Außenfläche auf einer von der Kamera abgewandten Seite befindet und die Innenfläche auf einer der Kamera zugewandten Seite.A camera arrangement according to the invention for a vehicle is designed in particular for an interior of a vehicle and has a camera with an optical axis and a camera field of view for optically capturing at least one piece of image information of an environment and a flat cover with an outer surface and an inner surface and with at least one optically effective area on, wherein the cover is at least partially translucent in its optically effective area and can be at least partially penetrated for an optical detection of image information from the environment of associated light rays representing the image information. The cover is arranged in such a way that its optically effective area protrudes into the camera field of view and at least partially covers the field of view of the camera, with the outer surface being on a side facing away from the camera and the inner surface being on a side facing the camera.

Eine erfindungsgemäße Kameraanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass im optisch wirksamen Bereich der Abdeckung die Außenfläche und die Innenfläche jeweils wenigstens abschnittsweise gekrümmt sind, wobei eine Krümmung der Außenfläche und eine Krümmung der Innenfläche im optisch wirksamen Bereich derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind und die Abdeckung derart relativ zur Kamera angeordnet ist, dass wenigstens eine Größe, welche eine unerwünschte optische Beeinflussung durch die Abdeckung charakterisiert, innerhalb eines definierten Bereichs liegt.A camera arrangement according to the invention is characterized in that in the optically effective area of the cover, the outer surface and the inner surface are each curved at least in sections, with a curvature of the outer surface and a curvature of the inner surface in the optically effective area being designed in such a way and coordinated with one another in such a way and the cover being shaped in such a way is arranged relative to the camera that at least one variable that characterizes an undesirable optical influence by the cover is within a defined range.

Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die zu erfassende Bildinformation auch bei einer gekrümmten Abdeckung mit ausreichend guter Genauigkeit bzw. für die gewünschte Weiterverarbeitung geeignet, erfasst werden kann. Insbesondere lässt sich hierdurch ein geringer Kontrastverlust auch mit einer gekrümmten Abdeckung erreichen.In this way it can be ensured that the image information to be captured can be captured with sufficiently good accuracy or suitably for the desired further processing even with a curved cover. In particular, this makes it possible to achieve a low loss of contrast even with a curved cover.

Eine erfindungsgemäße Kameraanordnung mit einer im optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise gekrümmten Abdeckung ermöglicht eine flexiblere Positionierung der Kamera, insbesondere eine verborgene Anordnung der Kamera auch in Bereichen, die aus Designgründen oder anderen Gründen eine zumindest abschnittsweise stärker gekrümmte Abdeckung erfordern.A camera arrangement according to the invention with a cover that is at least partially curved in the optically effective area enables more flexible positioning of the camera, in particular a concealed arrangement of the camera even in areas that require a cover that is more curved at least in sections for design reasons or other reasons.

Ist beispielsweise die Krümmung der Außenfläche durch das Design vorgegeben, kann durch eine Anpassung der Krümmung der Innenfläche - ohne, dass das Design der Außenfläche und damit das Design der Abdeckung in einem von außen sichtbaren Bereich negativ zu beeinflussen - die durch die Krümmung der Außenfläche beim Durchdringen der Abdeckung hervorgerufene optische Beeinflussung der Lichtstrahlen reduziert oder sogar teilweise fast vollständig kompensiert werden. In jedem Fall lässt sich auf diese Weise eine erheblich Verbesserung der Erfassungsqualität der Bildinformation erreichen und die unerwünschte optische Beeinflussung in einem definierten Bereich gehalten werden. Somit ermöglicht eine erfindungsgemäße Kameraanordnung auch eine flexible Ausgestaltung der Abdeckung, insbesondere der Außenfläche, bei einer dennoch ausreichend guten optischen Erfassungsqualität der Bildinformation nach dem Durchdringen der Abdeckung.For example, if the curvature of the outer surface is predetermined by the design, by adjusting the curvature of the inner surface - without negatively influencing the design of the outer surface and thus the design of the cover in an area that is visible from the outside - the curvature of the outer surface in the Penetration of the cover caused optical influence of the light rays can be reduced or even almost completely compensated in part. In any case, a significant improvement in the quality of capturing the image information can be achieved in this way, and the undesired optical influence can be kept within a defined range. A camera arrangement according to the invention thus also enables a flexible design of the cover, in particular of the outer surface, with a nevertheless sufficiently good optical detection quality of the image information after penetrating the cover.

Unter einem „definierten Bereich“ wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung dabei ein Wertebereich einer Größe bzw. eines Wertes verstanden, der geeignet ist, eine unerwünschte optische Beeinflussung der die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen, welche die Abdeckung bei einer Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung mittels der Kamera durchdringen, zu charakterisieren, beispielsweise ein Wertebereich, der einen zulässigen Kontrastverlust definiert, oder ein Wertebereich der einen erforderlichen Rest-Kontrast angibt. Denkbar ist grundsätzlich jeder Wertebereich, einen Abbildungsfehler charakterisiert. So kann beispielsweise der definierte Bereich auch ein Wertebereich sein, welcher eine zulässige Verzerrung angibt.In the context of the present application, a “defined area” is understood to mean a value range of a size or value that is suitable for preventing an unwanted optical influence on the light beams representing the image information, which cover the area when image information is captured from the environment by means of the Penetrate camera to characterize, for example, a range of values that defines a permissible loss of contrast, or a range of values that specifies a required residual contrast. In principle, any value range that characterizes an imaging error is conceivable. For example, the defined range can also be a range of values that specifies an allowable distortion.

Bevorzugt ist dabei eine Bereichsgrenze des definierten Bereichs bzw. des zulässigen Wertebereichs durch den maximal erreichbaren Wert der gewählten Größe definiert, der ohne jegliche optische Beeinflussung erreicht werden kann. Eine der Bereichsgrenzen kann aber auch durch den ohne Abdeckung mit den jeweiligen übrigen Komponenten der Kameraanordnung erreichbaren Wert der gewählten Größe definiert sein oder durch einen anderen definierten Wert.A range limit of the defined range or the permissible range of values by the maximum achievable value of the selected size, which can be achieved without any optical influence. However, one of the area limits can also be defined by the value of the selected size that can be achieved without covering with the respective other components of the camera arrangement, or by another defined value.

Die andere Bereichsgrenze ist besonders bevorzugt durch einen Wert definiert, insbesondere einen Grenzwert, mit welchem sich trotz der unerwünschten optische Beeinflussung, d.h. trotz des verursachten Abbildungsfehlers, mit der Kameraanordnung noch eine Bildinformation mit für den gewünschten Weiterverarbeitungszweck ausreichender Qualität erfassen lässt.The other range limit is particularly preferably defined by a value, in particular a limit value, with which, despite the undesired optical influence, i.e. despite the imaging error caused, the camera arrangement can still capture image information with sufficient quality for the desired further processing purpose.

Eine erfindungsgemäße Kameraanordnung ist insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug in Verbindung oder als Teil eines Assistenzsystems, bevorzugt als Teil eines Fahrerassistenzsystems.A camera arrangement according to the invention is designed in particular for use in a vehicle, in particular for use in a vehicle in connection with or as part of an assistance system, preferably as part of a driver assistance system.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens die Kamera, insbesondere außerdem die Abdeckung der Kameraanordnung, zur Anordnung in einem Fahrzeuginnenraum ausgebildet, insbesondere zur Anordnung im Innenraum eines Personenkraftwagens oder eines Führerhauses eines Lastkraftwagen. Kamera und/oder Abdeckung oder sogar die gesamte Kameraanordnung können beispielsweise dazu ausgebildet sein, von unten am Dach, beispielsweise im oder am Dachmodul oder im Bereich des Dachmoduls, in welchem in der Regel die Bedienelemente zur Betätigung eines Schiebedachs untergebracht sind, befestigt zu werden. Durch eine Anordnung der Kameraanordnung bzw. der zugehörigen Kamera an einer der vorbeschriebenen Positionen lassen sich besonders gut Bildinformationen von einem Fahrzeugführer erfassen, insbesondere für eine Müdigkeitserkennung.In an advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, at least the camera, in particular also the cover of the camera arrangement, is designed for arrangement in a vehicle interior, in particular for arrangement in the interior of a passenger car or a driver's cab of a truck. The camera and/or cover or even the entire camera arrangement can be designed, for example, to be attached to the roof from below, for example in or on the roof module or in the area of the roof module, in which the operating elements for operating a sunroof are usually accommodated. By arranging the camera arrangement or the associated camera in one of the positions described above, image information from a vehicle driver can be captured particularly well, in particular for detecting tiredness.

Eine Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann aber auch dazu ausgebildet sein, im Kombiinstrument, d.h. in der Instrumententafel, oder im Bereich des oberen Endes der A-Säule, im oder am Dach- oder Türrahmen oder der Sonnenblende auf der Fahrer- oder der Beifahrerseite im Innenraum des Fahrzeugs befestigt zu werden. Auch durch eine derartige Anordnung der Kameraanordnung bzw. der zugehörigen Kamera an lassen sich besonders gut Bildinformationen von einem Fahrzeugführer erfassen, insbesondere für eine Müdigkeitserkennung.However, a camera arrangement according to the present invention can also be designed to be installed in the instrument cluster, i.e. in the instrument panel, or in the area of the upper end of the A-pillar, in or on the roof or door frame or the sun visor on the driver's or passenger's side To be attached to the interior of the vehicle. Such an arrangement of the camera arrangement or the associated camera can also be used to capture image information from a vehicle driver particularly well, in particular for detecting tiredness.

Bevorzugt ist die Kameraanordnung dabei derart ausgebildet, dass sich eine für den jeweiligen Funktions- bzw. Verwendungszweck optimale Positionierung erreichen lässt, in welcher die zu erfassende Bildinformation möglichst gut und fehlerfrei mittels der Kamera der Kameraanordnung erfasst werden kann.The camera arrangement is preferably designed in such a way that optimal positioning can be achieved for the respective function or intended use, in which the image information to be captured can be captured as well and error-free as possible by means of the camera of the camera arrangement.

Eine erfindungsgemäße Kameraanordnung, insbesondere eine Kameraanordnung, die zur Anordnung im Innenraum eines Fahrzeugs bestimmt ist, ist bevorzugt dazu ausgebildet und eingerichtet, Bildinformationen aus dem Innenraum eines Fahrzeugs zu erfassen, insbesondere zumindest teilweise entgegen einer Fahrtrichtung, wie beispielsweise Bildinformationen vom Kopf eines Fahrers, d.h. eines Fahrzeugführers, beispielsweise zum Zweck einer Müdigkeitserkennung. Entsprechende Bildinformationen können beispielsweise eine Kopfneigung, eine Blinzelfrequenz oder eine Blickrichtung sein.A camera arrangement according to the invention, in particular a camera arrangement which is intended for arrangement in the interior of a vehicle, is preferably designed and set up to capture image information from the interior of a vehicle, in particular at least partially in the opposite direction of travel, such as image information from a driver's head, i.e. a vehicle driver, for example for the purpose of drowsiness detection. Corresponding image information can be, for example, a head tilt, a blink frequency or a viewing direction.

Eine Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann alternativ oder zusätzlich auch dazu ausgebildet sein, Bildinformationen von einer Umgebung eines Fahrzeugs zu erfassen, beispielsweise Bildinformationen aus der Umgebung vor und/oder seitlich vor und/oder neben und/oder hinter dem Fahrzeug. Eine solche Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere für eine Verwendung in einem Fahrerassistenzsystem, wie beispielsweise einem Abstandsregelsystem, einem Parkassistenzsystem, einem Rückwährtsfahr-Assistenzsystem, einem Anhänger-Parkassistent oder dergleichen ausgebildet sein. Zu diesem Zweck können Kamera und/oder Abdeckung oder die gesamte Kameraanordnung bevorzugt beispielsweise im Bereich des Fahrzeughecks, an der Fahrzeugseite, im Stoßfänger vorne oder hinten unter dem Dach am Heck oder dergleichen angeordnet werden.Alternatively or additionally, a camera arrangement according to the present invention can also be designed to capture image information from the surroundings of a vehicle, for example image information from the surroundings in front of and/or to the side in front of and/or next to and/or behind the vehicle. Such a camera arrangement according to the present invention can be designed in particular for use in a driver assistance system, such as a distance control system, a parking assistance system, a reverse driving assistance system, a trailer parking assistant or the like. For this purpose, the camera and/or cover or the entire camera arrangement can preferably be arranged, for example, in the area of the rear of the vehicle, on the side of the vehicle, in the front or rear bumper under the roof at the rear or the like.

Eine Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erfassung einer Umgebungsinformation kann dazu ausgebildet sein, im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet zu werden und/oder dazu ausgebildet sein, außerhalb des Innenraums an der Karosserie bzw. dem Fahrzeugaufbau befestigt zu werden.A camera arrangement according to the present invention for capturing environmental information can be designed to be arranged in the interior of a vehicle and/or be designed to be attached to the body or the vehicle body outside of the interior.

Bei einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die dazu ausgebildet ist, außerhalb des Innenraums an der Karosserie bzw. dem Fahrzeugaufbau befestigt zu werden, ist die Kamera vorzugsweise vollständig durch die Abdeckung abgedeckt, insbesondere wenigstens das komplette Sichtfeld der Kamera. Hierdurch kann die Kamera, insbesondere deren Optik bzw. deren optische Komponenten, auf einfache, aber wirkungsvolle Art und Weise vor Schmutz, Feuchtigkeit, Nässe sowie Steinschlag geschützt werden.In a camera arrangement according to the present invention, which is designed to be attached to the body or the vehicle body outside the interior, the camera is preferably completely covered by the cover, in particular at least the entire field of view of the camera. In this way, the camera, in particular its optics or its optical components, can be protected against dirt, moisture, moisture and stone chips in a simple but effective manner.

Eine erfindungsgemäße Kameraanordnung kann jeweils ein oder mehrere Kameras umfassen, wobei das Sichtfeld wenigstens einer Kamera erfindungsgemäß zumindest teilweise durch eine Abdeckung abgedeckt ist, welche im optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise gekrümmt ist. Dabei kann das Sichtfeld von einer oder mehreren Kameras jeweils durch eine entsprechende, erfindungsgemäß im optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise gekrümmte Abdeckung zumindest teilweise abgedeckt sein, wobei jeder Kamera insbesondere jeweils eine eigene, separate Abdeckung zugeordnet sein kann. Alternativ kann mehreren Kameras, insbesondere wenigstens zwei Kameras, eine gemeinsame Abdeckung zugeordnet sein. D.h. zwei oder mehr Kameras einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung können auch durch eine entsprechende gemeinsame, erfindungsgemäß im optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise gekrümmte Abdeckung zumindest teilweise abgedeckt sein. Ebenso kann eine einzige Kamera durch mehrere separate entsprechende, erfindungsgemäß im optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise gekrümmte Abdeckungen zumindest teilweise oder vollständig abgedeckt sein.A camera arrangement according to the invention can each comprise one or more cameras, with the field of view of at least one camera being at least partially covered by a cover according to the invention, which is at least partially curved in the optically effective area. The field of view of one or more cameras can be at least partially covered by a corresponding cover that is at least partially curved according to the invention in the optically effective area, with each camera being able to be assigned its own separate cover. Alternatively, a common cover can be assigned to several cameras, in particular at least two cameras. This means that two or more cameras of a camera arrangement according to the present invention can also be at least partially covered by a corresponding common cover that is at least partially curved according to the invention in the optically effective area. Likewise, a single camera can be at least partially or completely covered by a plurality of separate corresponding covers that are at least partially curved according to the invention in the optically effective area.

Durch die Verwendung mehrerer Kameras kann eine verbesserte Erfassung der relevanten Bildinformation erreicht werden. Durch die Verwendung mehrerer Abdeckungen kann eine verbesserte und vor allem flexible Abdeckung der Kameras erreicht werden, welche durch die Anpassung einzelner Abdeckungen flexibel angepasst werden kann.By using several cameras, an improved acquisition of the relevant image information can be achieved. By using several covers, an improved and, above all, flexible cover of the cameras can be achieved, which can be flexibly adjusted by adjusting individual covers.

Eine erfindungsgemäße Kameraanordnung kann, unabhängig von der Anzahl ihrer Kameras und Abdeckungen, zur Integration in ein Kamerasystem mit mehreren Kameras bzw. Kameraanordnungen ausgebildet sein. Insbesondere kann eine Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Verwendung in einem Kamerasystem mit mehreren Kameras bzw. Kameraanordnungen ausgebildet sein und dazu ausgebildet und eingerichtet sein, mit wenigstens einer weiteren Kamera des Kamerasystems eine 3D-Stereokamera auszubilden. Hierdurch lassen sich besonders einfach Assistenzfunktionen realisieren, welche eine räumliche bzw. eine dreidimensionale Bild- bzw. Rauminformation benötigen.Regardless of the number of its cameras and covers, a camera arrangement according to the invention can be designed for integration into a camera system with a plurality of cameras or camera arrangements. In particular, a camera arrangement according to the present invention can be designed for use in a camera system with multiple cameras or camera arrangements and can be designed and set up to form a 3D stereo camera with at least one additional camera of the camera system. This makes it particularly easy to implement assistance functions that require spatial or three-dimensional image or spatial information.

In einer möglichen und vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wenigstens eine Kamera der Kameraanordnung einen festen Fokus aufweisen, d.h. wenigstens eine Kamera ist eine Kamera mit nicht verstellbarem Brennpunkt bzw. nicht verstellbarer Brennweite. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer einfachen und kostengünstigen Kameraanordnung sowie eine einfache Steuerung der Kamera und der damit der Bilderfassung. Um mit einer solchen Kamera die Bildinformation in ausreichend guter Qualität erfassen zu können, dürfen die optischen Beeinflussungen, insbesondere Abbildungsfehler und Kontrastverluste, die insbesondere beim Durchdringen der zugehörigen Abdeckung entstehen, jedoch nicht zu groß werden bzw. müssen durch die Abdeckung kompensiert werden, da diese nicht durch die Anpassung der Brennweite der Kamera ausgeglichen werden können.In a possible and advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, at least one camera of the camera arrangement can have a fixed focus, i.e. at least one camera is a camera with a non-adjustable focal point or non-adjustable focal length. This makes it possible to provide a simple and cost-effective camera arrangement as well as simple control of the camera and therefore of the image acquisition. In order to be able to capture the image information in sufficiently good quality with such a camera, the optical influences, in particular aberrations and loss of contrast, which arise in particular when penetrating the associated cover, must not become too large or must be compensated for by the cover, since these cannot be compensated for by adjusting the focal length of the camera.

Alternativ können ein oder mehrere Kameras einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch auch mit verstellbarem Fokus, d.h. mit verstellbarem Brennpunkt bzw. verstellbarer Brennweite ausgebildet sein, insbesondere als Autofokus-Kamera.Alternatively, however, one or more cameras of a camera arrangement according to the present invention can also be designed with an adjustable focus, i.e. with an adjustable focal point or adjustable focal length, in particular as an autofocus camera.

Alternativ oder zusätzlich kann in einer weiteren möglichen Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens eine Kamera der Kameraanordnung dazu ausgebildet sein, ortsfest, d.h. unbeweglich, im oder am Fahrzeug befestigt zu werden. Auch in diesem Fall dürfen die optischen Beeinflussungen, insbesondere Abbildungsfehler und Kontrastverluste, die insbesondere beim Durchdringen der zugehörigen Abdeckung entstehen, nicht zu groß werden bzw. müssen durch die Abdeckung kompensiert werden, da diese nicht durch die Anpassung der Position der Kamera ausgeglichen werden können.Alternatively or additionally, in a further possible embodiment of a camera arrangement according to the present invention, at least one camera of the camera arrangement can be designed to be stationary, i.e. immobile, in or on the vehicle. In this case, too, the optical influences, in particular aberrations and loss of contrast, which arise in particular when penetrating the associated cover, must not become too great or must be compensated for by the cover, since they cannot be compensated for by adjusting the position of the camera.

Alternativ können ein oder mehrere Kameras einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dazu ausgebildet sein, beweglich, d.h. in wenigstens einer Richtung verschiebbar und/oder um wenigstens eine Achse schwenkbar, im oder am Fahrzeug befestigt zu werden.Alternatively, one or more cameras of a camera arrangement according to the present invention can be designed to be movable, i.e. displaceable in at least one direction and/or pivotable about at least one axis, to be fastened in or on the vehicle.

Die Abdeckung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann Teil eines Gehäuses sein, insbesondere eine Gehäusewand oder eine Blende, wie sie häufig in Fahrzeuginnenräumen oder außen an der Karosserie bzw. am Fahrzeugaufbau zu finden ist. Beispielsweise kann die Abdeckung eine Blende als Teil des Armaturenbretts oder eine Blende im Lenkrad sein oder eine Blende oder eine Verkleidung oder ein Teil hiervon an einer sonstigen Stelle im Innenraum.The cover of a camera arrangement according to the present invention can be part of a housing, in particular a housing wall or a panel, as is often found in vehicle interiors or on the outside of the body or vehicle body. For example, the cover may be a panel as part of the dashboard, or a panel in the steering wheel, or a panel or trim, or part thereof, elsewhere in the interior.

Die Außenfläche der Abdeckung wird insbesondere durch eine äußere Wandung der Abdeckung gebildet, während die Innenfläche vorzugsweise durch eine innere Wandung der Abdeckung gebildet ist, wobei ein Abstand zwischen der Innenfläche und der Außenfläche in einer Richtung senkrecht zur Außenfläche bzw. Innenfläche jeweils die Wandstärke der Abdeckung in diesem Bereich definiert.The outer surface of the cover is formed in particular by an outer wall of the cover, while the inner surface is preferably formed by an inner wall of the cover, a distance between the inner surface and the outer surface in a direction perpendicular to the outer surface or inner surface being the wall thickness of the cover defined in this area.

Unter einem „optisch wirksamen Bereich“ der Abdeckung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Bereich verstanden, der dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen, die diesen Bereich zu durchdringen, optisch zu beeinflussen, insbesondere ähnlich wie eine Linse. Der optisch wirksame Bereich kann dabei beispielsweise dazu ausgebildet sein, Lichtstrahlen zu brechen, zu bündeln, zu streuen, zu reflektieren, zu verzerren oder dergleichen.Within the meaning of the present invention, an “optically effective area” of the cover is tion understood as an area that is designed to optically influence light rays that penetrate this area, in particular similar to a lens. The optically effective area can be designed, for example, to break, focus, scatter, reflect, distort or the like light rays.

Der optisch wirksame Bereich der Abdeckung einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung ist dabei zumindest teilweise lichtdurchlässig (transluzent), insbesondere nahezu vollständig oder vollständig lichtdurchlässig, sodass Lichtstrahlen den optisch wirksamen Bereich durchdringen können, insbesondere derart, dass mittels der Kamera ein Bild von der Umgebung auf der von der Kamera abgewandten Seite hinter der Abdeckung erfasst werden kann.The optically effective area of the cover of a camera arrangement according to the invention is at least partially translucent (translucent), in particular almost completely or completely translucent, so that light rays can penetrate the optically effective area, in particular in such a way that the camera is used to produce an image of the surroundings on the The side facing away from the camera can be detected behind the cover.

Die Abdeckung kann, insbesondere in ihrem optisch wirksamen Bereich, transparent ausgebildet sein oder wie z.B. eine Lichtabdeckung (Blinker, Rücklicht, Bremslicht Scheinwerfer etc.) farbig oder milchweiß ausgebildet sein. Die Abdeckung kann aber auch von ihrem optischen Erscheinungsbild her an das übrige Design des Fahrzeugs, beispielsweise im Innenraum, angepasst sein und ähnlich einer herkömmlichen Blende oder Abdeckung für einen Innenraum eines Fahrzeugs ausgebildet sein und beispielsweise schwarz oder grau oder analog zu den übrigen Blenden im Fahrzeug. Die Abdeckung kann einfarbig ausgebildet sein oder verschiedenfarbig, wobei der optisch wirksame Bereich anders ausgebildet sein kann als der Rest der Abdeckung. Wichtig ist lediglich, dass der optisch wirksame Bereich ausreichend lichtdurchlässig ist zur Erfassung der gewünschten Bildinformation.The cover can be transparent, especially in its optically effective area, or like a light cover (indicator, rear light, brake light, headlight, etc.) can be colored or milky white. However, the cover can also be adapted in terms of its visual appearance to the rest of the design of the vehicle, for example in the interior, and be designed similar to a conventional panel or cover for an interior of a vehicle and, for example, black or gray or analogous to the other panels in the vehicle . The cover can be designed in one color or in different colors, with the optically effective area being able to be designed differently than the rest of the cover. The only important thing is that the optically effective area is sufficiently translucent to capture the desired image information.

Bevorzugt weist die Abdeckung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine definierte geometrische Form aus und ist insbesondere im Wesentlichen formstabil bzw. starr ausgebildet. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die optischen Eigenschaften der Abdeckung aus. Insbesondere kann hierdurch sichergestellt werden, dass die Abdeckung nahezu konstante bzw. gleichbleibende optische Eigenschaften aufweist und sich insbesondere möglichst nicht verformt bzw. in ihrer Krümmung verändert.The cover of a camera arrangement according to the present invention preferably has a defined geometric shape and is in particular designed to be essentially dimensionally stable or rigid. This has an advantageous effect on the optical properties of the cover. In particular, it can be ensured in this way that the cover has almost constant or consistent optical properties and, in particular, is not deformed or changed in its curvature as far as possible.

Besonders bevorzugt ist die Abdeckung aus Kunststoff hergestellt, insbesondere im Spritzgussverfahren. Die Abdeckung kann aus einem oder aus mehreren Werkstoffen hergestellt sein. D.h. die Abdeckung kann insbesondere in 2K-Bauteil sein, wobei beispielsweise der optisch wirksame Bereich aus einem ersten Kunststoff hergestellt sein kann und ein an diesen angrenzender Bereich, beispielsweise ein Befestigungsbereich, aus einem anderen Werkstoff, insbesondere ebenfalls einem Kunststoff. Alternativ kann die Abdeckung aber auch teilweise oder vollständig aus Glas hergestellt sein. Kunststoff ist jedoch in vielen Fällen aufgrund seines geringeren Gewichts und der in der Regel anderen Brucheigenschaften vorteilhafter. In einigen Fällen kann eine Abdeckung aus Glas jedoch vorteilhafter sein, da dieses in der Regel die besseren optischen Eigenschaften aufweist.The cover is particularly preferably made of plastic, in particular by injection molding. The cover can be made of one or more materials. I.e. the cover can in particular be a 2K component, in which case, for example, the optically effective area can be made of a first plastic and an area adjoining it, for example a fastening area, can be made of another material, in particular also a plastic. Alternatively, the cover can also be made partially or entirely of glass. However, plastic is more advantageous in many cases due to its lower weight and generally different breaking properties. In some cases, however, a glass cover can be more advantageous, as this usually has better optical properties.

Für besonders gute optische Eigenschaften weist die Abdeckung zumindest im optisch wirksamen Bereich eine Oberflächenrauhigkeit von kleiner xx µm auf und hinsichtlich ihrer Abmessungen und ihrer Geometrie besonders bevorzugt Toleranzen von weniger als ±30 µm, ±20 µm oder ±10 µm. Besonders bevorzugt ist die Abdeckung einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung mittels eines Formwerkzeugs hergestellt, welches eine zumindest in einem zum optisch wirksamen Bereich korrespondierenden Bereich gefinishte Oberfläche aufweist, vorzugsweise mit einer Oberflächenrauhigkeit von weniger als xx µm.For particularly good optical properties, the cover has a surface roughness of less than xx μm, at least in the optically effective area, and particularly preferably tolerances of less than ±30 μm, ±20 μm or ±10 μm with regard to its dimensions and geometry. The cover of a camera arrangement according to the invention is particularly preferably produced by means of a mold which has a surface which is finished at least in an area corresponding to the optically effective area, preferably with a surface roughness of less than xx μm.

Eine Größe, welche besonders gut geeignet ist, eine unerwünschte optische Beeinflussung durch die Abdeckung zu charakterisieren ist vorliegend eine Größe, welche einen Kontrast oder einen Kontrastverlust charakterisiert.In the present case, a variable that is particularly well suited to characterizing an undesired optical influence caused by the cover is a variable that characterizes a contrast or a loss of contrast.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt daher ein Kontrastverlust, insbesondere ein durch die Abdeckung verursachter Kontrastverlust bzw. ein erforderlicher Rest-Kontrast in einem definierten Bereich. D.h. besonders bevorzugt sind die Krümmung der Außenfläche der Abdeckung und die Krümmung der Innenfläche der Abdeckung derart aufeinander abgestimmt, dass ein maximal zulässiger Kontrastverlust bzw. ein verbleibender, mindestens erforderlicher Rest-Kontrast in einem definierten Bereich liegt. Besonders bevorzugt in einem Bereich von 0% Kontrastverlust (dem Wert der ohne jegliche unerwünschte Beeinflussung erreicht werden kann) bzw. 100% Rest-Kontrast bis höchstens zu einem definierten Grenzwert für den Kontrastverlust bzw. oberhalb von einem mindestens erforderlichen Rest-Kontrast.In an advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, a loss of contrast, in particular a loss of contrast caused by the cover or a required residual contrast, lies within a defined range. This means that the curvature of the outer surface of the cover and the curvature of the inner surface of the cover are particularly preferably matched to one another in such a way that a maximum permissible loss of contrast or a remaining, minimum required residual contrast is within a defined range. Particularly preferably in a range from 0% loss of contrast (the value that can be achieved without any undesired influence) or 100% residual contrast up to at most a defined limit value for the loss of contrast or above a minimum required residual contrast.

Besonders bevorzugt ist bei einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die Krümmung der Abdeckung im optisch wirksamen Bereich derart gewählt und die Abdeckung derart relativ zur Kamera angeordnet, dass ein Rest-Kontrast, welcher mithilfe einer sogenannten Modulationsübertragungsfunktion (MFT) bestimmt wird, bei 50 Linienpaaren pro Millimeter (Ip/mm) wenigstens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt, höchstens jedoch 100%, bzw. ein entsprechender Kontrastverlust weniger als 70%, 60%, 50%, 40% oder weniger als 30% beträgt, jedoch nicht weniger als 0%, d.h. dass für bis zu 50 Ip/mm der Kontrast stets mindestens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt bzw. ein entsprechender Kontrastverlust für bis zu 50 Ip/mm stets geringer ist als 70%, 60%, 50%, 40% oder 30%. Hierdurch kann in den meisten Fällen eine für eine entsprechende Weiterverarbeitung geeignete, ausreichend gute Erfassung der Bildinformation erreicht werden. Insbesondere kann hierdurch eine für eine Weiterverarbeitung zur Müdigkeitserkennung geeignete und ausreichend gute Erfassung der Bildinformation erreicht werden. Ebenso scheint mit den vorgenannten Anforderungen an den Kontrast jeweils auch eine ausreichend gute Erfassung der Bildinformation zur Verwendung in anderen Assistenzfunktionen bzw. Assistenzsystemen möglich.In a camera arrangement according to the present invention, the curvature of the cover in the optically effective area is particularly preferably selected in such a way and the cover is arranged relative to the camera in such a way that a residual contrast, which is determined using a so-called modulation transfer function (MFT), is 50 line pairs per millimeters (Ip/mm) is at least 30%, 40%, 50%, 60% or 70%, but no more than 100%, or a corresponding contrast loss is less than 70%, 60%, 50%, 40% or less than 30 % is, but not less than 0%, ie that for up to 50 lp/mm the contrast is always at least 30%, 40%, 50%, 60% or 70% or a corresponding contrast loss for up to 50 lp/mm is always less than 70%, 60%, 50 %, 40% or 30%. In this way, in most cases, a sufficiently good acquisition of the image information suitable for a corresponding further processing can be achieved. In particular, this enables the image information to be captured appropriately and sufficiently well for further processing to identify tiredness. Likewise, with the above-mentioned requirements for the contrast, a sufficiently good acquisition of the image information for use in other assistance functions or assistance systems also seems possible.

Für nähere Informationen zur Modulationsübertragungsfunktion wird auf https://de.wikipedia.org/wiki/Modulations%C3%BCbertragungsfunktion verwiesen, zuletzt abgerufen am 22.08.2021.For more information on the modulation transfer function, see https://de.wikipedia.org/wiki/Modulations%C3%BCtransferungsfunktion, last accessed on 08/22/2021.

Die Modulationsübertragungsfunktion kann jeweils in verschiedenen Ebenen ermittelt werden. Folglich können für verschiedene Ebene verschiedene Kontrastwerte bzw. verschiedene Modulationsübertragungsfunktionen in Bezug auf den Kontrast ermittelt werden. Beispielsweise kann die Modulationsübertragungsfunktion für eine Abdeckung in einer sogenannten Sagittalebene und einer sogenannten Tangentialebene sowie darüber hinaus in weiteren Ebenen ermittelt werden. Aus den Kontrastwerten der verschiedenen Ebenen kann ein Mittelwert aus den in diesen beiden Ebenen ermittelten Kontrastwerten sowie auch jeweils ein minimaler Kontrastwert aus den jeweiligen Kontrastwerten beider Ebenen bestimmt werden.The modulation transfer function can be determined in different levels. Consequently, different contrast values or different modulation transfer functions in relation to the contrast can be determined for different planes. For example, the modulation transfer function can be determined for a coverage in a so-called sagittal plane and a so-called tangential plane and also in other planes. From the contrast values of the different planes, a mean value can be determined from the contrast values determined in these two planes, and also a minimum contrast value from the respective contrast values of both planes.

Besonders bevorzugt ist bei einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die Krümmung der Abdeckung im optisch wirksamen Bereich derart gewählt und die Abdeckung derart relativ zur Kamera angeordnet, dass ein minimaler Kontrast in der Sagittalebene und der Tangentialebene, welcher mithilfe einer sogenannten Modulationsübertragungsfunktion (MFT) bestimmt wird, bei 50 Linienpaaren pro Millimeter (Ip/mm) wenigstens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt. höchstens jedoch 100%, bzw. ein entsprechender Kontrastverlust sowohl in der Sagittalebene als auch in der Tangentialebene weniger als 70%, 60%, 50%, 40% oder weniger als 30% beträgt, jedoch nicht weniger als 0%, d.h. dass für bis zu 50 Ip/mm der Kontrast in der Sagittalebene und der Tangentialebene stets mindestens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt bzw. ein entsprechender Kontrastverlust für bis zu 50 Ip/mm stets geringer ist als 70%, 60%, 50%, 40% oder 30%.In a camera arrangement according to the present invention, the curvature of the cover in the optically effective area is particularly preferably selected in such a way and the cover is arranged relative to the camera in such a way that a minimum contrast in the sagittal plane and the tangential plane, which is determined using a so-called modulation transfer function (MFT). , at 50 line pairs per millimeter (Ip/mm) is at least 30%, 40%, 50%, 60% or 70%. but at most 100%, or a corresponding loss of contrast both in the sagittal plane and in the tangential plane is less than 70%, 60%, 50%, 40% or less than 30%, but not less than 0%, i.e. that for up to up to 50 lp/mm the contrast in the sagittal plane and the tangential plane is always at least 30%, 40%, 50%, 60% or 70% or a corresponding contrast loss for up to 50 lp/mm is always less than 70%, 60 %, 50%, 40% or 30%.

Alternativ kann es in einigen Fällen hingegen sinnvoll sein, wenn ein mittlerer bzw. durchschnittlicher Kontrast, arithmetisch ermittelt aus den Modulationsübertragungsfunktionen der Sagittalebene und der Tangentialebene bei 50 Linienpaaren pro Millimeter (Ip/mm) wenigstens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt, höchstens 100%, bzw. ein entsprechender mittlerer Kontrastverlust weniger als 70%, 60%, 50%, 40% oder weniger als 30% beträgt, jedoch nicht weniger als 0%, d.h. dass für bis zu 50 Ip/mm ein mittlerer Kontrast stets mindestens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt bzw. ein entsprechender Kontrastverlust für bis zu 50 Ip/mm stets geringer ist als 70%, 60%, 50%, 40% oder 30%.Alternatively, it can be useful in some cases if a mean or average contrast, determined arithmetically from the modulation transfer functions of the sagittal plane and the tangential plane at 50 line pairs per millimeter (Ip/mm), is at least 30%, 40%, 50%, 60% or is 70%, at most 100%, or a corresponding average contrast loss is less than 70%, 60%, 50%, 40% or less than 30% but not less than 0%, i.e. that for up to 50 Ip/ mm an average contrast is always at least 30%, 40%, 50%, 60% or 70% or a corresponding contrast loss for up to 50 lp/mm is always less than 70%, 60%, 50%, 40% or 30 %.

Anstatt die Krümmung der Abdeckung in Abhängigkeit von dem erreichbaren Kontrast anzupassen bzw. die Krümmung derart zu wählen, dass ein Mindest-Kontrast sichergestellt ist bzw. ein maximal zulässiger Kontrastverlust nicht überschritten wird, kann die Krümmung grundsätzlich auch in Abhängigkeit von einem oder mehreren anderen, einen Abbildungsfehler charakterisierenden Werten angepasst werden. Im vorliegenden Fall hat sich der Kontrast zur Charakterisierung bzw. Minimierung des Abbildungsfehlers bzw. zur Anpassung der Krümmung jedoch als am vorteilhaftesten erwiesen.Instead of adapting the curvature of the cover as a function of the contrast that can be achieved or selecting the curvature in such a way that a minimum contrast is ensured or a maximum permissible loss of contrast is not exceeded, the curvature can in principle also be adjusted as a function of one or more other values characterizing an imaging error can be adjusted. In the present case, however, the contrast has proven to be the most advantageous for characterizing or minimizing the aberration or for adapting the curvature.

Der Begriff „Tangentialebene“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei gemäß seiner Definition in der geometrischen Optik verwendet und entspricht der oft alternativ verwendeten Bezeichnung „Meridionalebene“, wobei eine Tangential- oder Meridionalebene allgemein eine Ebene ist, innerhalb welcher die optische Achse des Systems (=die Symmetrieachse des entsprechenden optischen Systems) verläuft. Eine Tangentialebene (= Meridionalebene) durch einen Objektpunkt ist diejenige Tangentialebene, innerhalb welcher die Symmetrieachse des optischen Systems verläuft und in welcher der jeweilige, zugehörige Objektpunkt liegt.The term “tangential plane” is used in accordance with its definition in geometric optics in the sense of the present invention and corresponds to the term “meridional plane” that is often used as an alternative, with a tangential or meridional plane generally being a plane within which the optical axis of the system ( = the axis of symmetry of the corresponding optical system). A tangential plane (= meridional plane) through an object point is that tangential plane within which the axis of symmetry of the optical system runs and in which the respective associated object point lies.

Der Begriff „Sagittalebene“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls gemäß seiner Definition in der geometrischen Optik verwendet. Entsprechend wird unter der „Sagittalebene“ eine Ebene verstanden, welche senkrecht auf der zugehörigen Meridionalebene bzw. Tangentialebene steht und ebenfalls durch den zugehörigen Objektpunkt verläuft. Für einen Objektpunkt, der auf der optischen Achse liegt, bilden alle Ebenen, die den Hauptstrahl enthalten, eine Schar von Meridionalebenen. In diesem Fall existiert keine Sagittalebene.The term “sagittal plane” is also used according to its definition in geometric optics for the purposes of the present invention. Correspondingly, the “sagittal plane” is understood to mean a plane which is perpendicular to the associated meridional plane or tangential plane and also runs through the associated object point. For an object point lying on the optical axis, all planes containing the chief ray form a family of meridional planes. In this case there is no sagittal plane.

In einigen Fällen kann des Weiteren durch die Krümmung, insbesondere wenn diese gezielt und an die jeweiligen Randbedingungen angepasst ist, wie beispielsweise an die Kameraposition relativ zur Abdeckung sowie das Material und die Wandstärke der Abdeckung, eine unerwünschte optische Beeinflussung der die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen, welche die Abdeckung bei einer Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung mittels der Kamera durchdringen, reduziert bzw. wenigstens teilweise vermieden werden. Hierdurch lässt sich eine noch größere Flexibilität bei der Positionierung der Kamera erreichen.In some cases, the curvature can also cause an undesirable optical Influencing of the light rays representing the image information, which penetrate the cover when image information from the environment is captured by the camera, can be reduced or at least partially avoided. This allows for even greater flexibility when positioning the camera.

In einer möglichen und vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Abdeckung insbesondere derart relativ zur Kamera angeordnet, dass das Kamerasichtfeld zumindest so viel von der Abdeckung abgedeckt ist, dass die optische Achse der Kamera die Abdeckung innerhalb des optisch wirksamen Bereichs durchstößt, wobei die optische Achse der Kamera vorzugsweise nicht mit der optischen Achse des optisch wirksamen Bereichs der Abdeckung fluchtet, sondern insbesondere parallel zu dieser oder mit einem Winkel zu dieser verläuft, wobei die optische Achse der Kamera die optische Achse des optisch wirksamen Bereichs der Abdeckung insbesondere schneidet oder windschief zu dieser verläuft. Das heißt, bei einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die optische Achse der Kamera versetzt zur optischen Achse des optisch wirksamen Bereichs der Kamera verlaufen. Dies ermöglicht eine besonders flexible Anordnung von Abdeckung und Kamera zueinander und eröffnet eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten der Kameraanordnung in oder an einem Fahrzeug.In a possible and advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, the cover is arranged relative to the camera in particular in such a way that the camera field of view is covered by the cover at least to the extent that the optical axis of the camera pierces the cover within the optically effective area, wherein the optical axis of the camera is preferably not aligned with the optical axis of the optically effective area of the cover, but in particular runs parallel to it or at an angle to it, with the optical axis of the camera in particular intersecting the optical axis of the optically effective area of the cover or crooked to this one. That is, in a camera arrangement according to the present invention, the optical axis of the camera can be offset from the optical axis of the optically effective area of the camera. This enables a particularly flexible arrangement of cover and camera in relation to one another and opens up a large number of possible arrangements for the camera arrangement in or on a vehicle.

Dabei kann die Abdeckung insbesondere derart gekrümmt sein und relativ zur Kamera angeordnet sein, dass die optische Achse der Kamera die Außenfläche und/oder die Innenfläche der Abdeckung nicht senkrecht durchstößt bzw. eine zugehörige Tangentialebene eines zugehörigen Durchstoßpunktes nicht senkrecht durchstößt, sondern mit einem von 90 Grad abweichenden Winkel zu dieser Tangentialebene. D.h. die Abdeckung kann derart gekrümmt sein und die Kamera derart relativ zur Abdeckung angeordnet sein, dass die optische Achse der Kamera im Durchstoßpunkt der Außenfläche nicht senkrecht auf der Außenfläche der Abdeckung steht und/oder im Durchstoßpunkt der Innenfläche nicht senkrecht auf der Innenfläche im Durchstoßpunkt bzw. einer jeweils zugehörigen Tangentialebene steht. Dies ermöglicht eine besonders flexible Anordnung von Abdeckung und Kamera zueinander und eröffnet eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten der Kameraanordnung in oder an einem Fahrzeug.In particular, the cover can be curved and arranged relative to the camera in such a way that the optical axis of the camera does not penetrate the outer surface and/or the inner surface of the cover perpendicularly or does not perpendicularly penetrate an associated tangential plane of an associated penetration point, but rather with one of 90 degrees deviating angle to this tangent plane. This means that the cover can be curved in such a way and the camera can be arranged relative to the cover in such a way that the optical axis of the camera is not perpendicular to the outer surface of the cover at the point of penetration of the outer surface and/or is not perpendicular to the inner surface at the point of penetration of the inner surface or a respectively associated tangential plane. This enables a particularly flexible arrangement of cover and camera in relation to one another and opens up a large number of possible arrangements for the camera arrangement in or on a vehicle.

In einer weiteren vorteilhaften, möglichen Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Außenfläche in ihrem optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise konvex gekrümmt, wobei die Außenfläche vorzugweise wenigstens in einer ersten Referenzebene konvex gekrümmt ist, insbesondere über den gesamten optisch wirksamen Bereich in dieser ersten Referenzebene, und insbesondere die Krümmung der Außenfläche in dieser ersten Referenzebene durch eine erste Schar von in der ersten Referenzebene liegenden, ersten Krümmungskreisen mit jeweils einem ersten Krümmungsmittelpunkt und einem ersten Krümmungsradius definiert ist. Hierdurch können vorteilhafte optische Eigenschaften der Abdeckung erreicht werden, insbesondere hinsichtlich der optischen Beeinflussung der die Bildinformation enthaltenden Lichtstrahlen, welche die Abdeckung durchdringen.In a further advantageous, possible configuration of a camera arrangement according to the present invention, the outer surface is at least partially convexly curved in its optically effective area, with the outer surface preferably being convexly curved at least in a first reference plane, in particular over the entire optically effective area in this first reference plane , and in particular the curvature of the outer surface is defined in this first reference plane by a first group of lying in the first reference plane, first circles of curvature each having a first center of curvature and a first radius of curvature. In this way, advantageous optical properties of the cover can be achieved, in particular with regard to the optical influencing of the light rays which contain the image information and penetrate the cover.

Unter einer „ersten Referenzebene“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei insbesondere diejenige Ebene verstanden, in welcher der Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche liegt und welche sich senkrecht zur Hauptebene der Abdeckung im optisch wirksamen Bereich erstreckt, wobei die Hauptebene sich senkrecht zur optischen Achse des optisch wirksamen Bereichs der Abdeckung erstreckt.In the context of the present invention, a “first reference plane” is understood to mean in particular that plane in which the point where the optical axis of the camera penetrates the outer surface lies and which extends perpendicularly to the main plane of the cover in the optically effective area, with the main plane being perpendicular extends to the optical axis of the optically effective area of the cover.

In einer weiteren möglichen und vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Innenfläche in ihrem optisch wirksamen Bereich zumindest teilweise konkav gekrümmt, wobei die Innenfläche vorzugsweise wenigstens in der ersten Referenzebene konkav gekrümmt ist, insbesondere über den gesamten optisch wirksamen Bereich in dieser ersten Referenzebene, und die Krümmung der Innenfläche in dieser ersten Referenzebene durch eine zweite Schar von in der ersten Referenzebene liegenden, zweiten Krümmungskreisen mit jeweils einem zweiten Krümmungsmittelpunkt und einem zweiten Krümmungsradius definiert ist. Hierdurch können vorteilhafte optische Eigenschaften der Abdeckung erreicht werden, insbesondere hinsichtlich der optischen Beeinflussung der die Bildinformation enthaltenden Lichtstrahlen, welche die Abdeckung durchdringen.In a further possible and advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, the inner surface is at least partially concavely curved in its optically effective area, the inner surface preferably being concavely curved at least in the first reference plane, in particular over the entire optically effective area in this first reference plane , and the curvature of the inner surface in this first reference plane is defined by a second family of lying in the first reference plane, second circles of curvature each having a second center of curvature and a second radius of curvature. In this way, advantageous optical properties of the cover can be achieved, in particular with regard to the optical influencing of the light rays which contain the image information and penetrate the cover.

Die Außenfläche der Abdeckung kann dabei in mehreren Ebenen, insbesondere in mehreren, zur ersten Referenzebene parallelen Ebenen und/oder in einer oder mehreren, senkrecht auf der ersten Referenzebene stehenden Ebenen konvex gekrümmt sein, insbesondere in ihrem gesamten optisch wirksamen Bereich. D.h. die Abdeckung einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung kann in mehreren Ebenen bzw. Richtungen gekrümmt verlaufen. Hierdurch lässt sich eine besonders vielfältig einsetzbare und an vielen Positionen im oder am Fahrzeug platzierbare Kameraanordnung bereitstellen.The outer surface of the cover can be convexly curved in several planes, in particular in several planes parallel to the first reference plane and/or in one or more planes perpendicular to the first reference plane, in particular in its entire optically effective area. This means that the cover of a camera arrangement according to the invention can be curved in several planes or directions. As a result, a camera arrangement that can be used in a particularly diverse manner and can be placed in many positions in or on the vehicle can be provided.

Die Außenfläche der Abdeckung kann insbesondere außerdem in wenigstens einer sich senkrecht zur ersten Referenzebene erstreckenden zweiten Referenzebene zumindest teilweise gekrümmt sein, insbesondere über den gesamten optisch wirksamen Bereich in dieser zweiten Referenzebene, wobei die Krümmung der Außenfläche in dieser zweiten Referenzebene vorzugsweise durch eine zweite Schar von in der zweiten Referenzebene liegenden, dritten Krümmungskreisen mit jeweils einem dritten Krümmungsmittelpunkt und einem dritten Krümmungsradius definiert ist.In particular, the outer surface of the cover can also be at least partially curved in at least one second reference plane extending perpendicularly to the first reference plane, in particular over the entire optically effective area in this second reference plane, with the curvature of the outer surface in this second reference plane preferably being defined by a second family of lying in the second reference plane, third circles of curvature each having a third center of curvature and a third radius of curvature is defined.

Unter einer „zweiten Referenzebene“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei insbesondere diejenige Ebene verstanden, in welcher ebenfalls der Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche liegt, welche sich jedoch senkrecht zur ersten Referenzebene erstreckt.In the context of the present invention, a “second reference plane” is understood in particular to be that plane in which the penetration point of the optical axis of the camera through the outer surface also lies, but which extends perpendicularly to the first reference plane.

Die Innenfläche kann insbesondere außerdem in wenigstens einer sich senkrecht zur ersten Referenzebene erstreckenden zweiten Referenzebene zumindest teilweise gekrümmt sein, insbesondere über den gesamten optisch wirksamen Bereich in dieser zweiten Referenzebene, wobei die Krümmung der Innenfläche in dieser zweiten Referenzebene vorzugsweise durch eine vierte Schar von in der zweiten Referenzebene liegenden, vierten Krümmungskreisen mit jeweils einem vierten Krümmungsmittelpunkt und einem vierten Krümmungsradius definiert ist.In particular, the inner surface can also be at least partially curved in at least one second reference plane extending perpendicularly to the first reference plane, in particular over the entire optically effective area in this second reference plane, with the curvature of the inner surface in this second reference plane preferably being determined by a fourth family of in the second reference plane lying, fourth circles of curvature is defined, each with a fourth center of curvature and a fourth radius of curvature.

Dabei ist wenigstens ein Krümmungsradius in der ersten Referenzebene und/oder der zweiten Referenzebene kleiner als 100 mm, 90 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm oder 20 mm, jedoch vorzugsweise größer oder gleich 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, oder 25 mm. Hierdurch lässt sich eine Kameraanordnung bereitstellen, welche sich zur Anordnung in Bereichen eignet, in welchen eine Abdeckung mit einem relativ kleinen Krümmungsradius erforderlich ist, beispielsweise in abgerundeten Ecken oder in geschwungenen oder gekrümmten Bereichen.At least one radius of curvature in the first reference plane and/or the second reference plane is less than 100 mm, 90 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm or 20 mm, but preferably greater than or equal to 5 mm, 10mm, 15mm, 20mm, or 25mm. This makes it possible to provide a camera arrangement which is suitable for arrangement in areas in which a cover with a relatively small radius of curvature is required, for example in rounded corners or in curved or curved areas.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein erster Krümmungsradius und/oder ein zweiter Krümmungsradius in der ersten Referenzebene kleiner als 100 mm, 90 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm oder 20 mm, vorzugsweise jedoch größer oder gleich 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, oder 25 mm. Es hat sich gezeigt, dass mit einer in der ersten Referenzebene derart gewählten Krümmung in vielen Fällen eine qualitativ besonders gute optische Erfassung der Bildinformation mit einer gekrümmten Abdeckung erreichen lässt, insbesondere ein geringer Kontrastverlust.In a particularly advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, at least a first radius of curvature and/or a second radius of curvature in the first reference plane is smaller than 100 mm, 90 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm or 20 mm, but preferably greater than or equal to 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, or 25 mm. It has been shown that with a curvature selected in this way in the first reference plane, in many cases a qualitatively particularly good optical acquisition of the image information can be achieved with a curved cover, in particular a low loss of contrast.

Bezogen auf eine Anordnung in einem zweispurigen Fahrzeug und einem zugehörigen Fahrzeugkoordinatensystem nach DIN ISO 8855 mit seinem Koordinatenursprung in Fahrzeugmitte auf Höhe der Vorderachse, nach vorne gerichteter X-Achse und nach oben gerichteter Z-Achse ist die Abdeckung einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung bzw. eine erfindungsgemäße Kameraanordnung insbesondere in Y-Richtung und/oder Z-Richtung gekrümmt, insbesondere in wenigstens einer X-Y-Ebene und/oder in einer X-Z-Ebene. Vorzugsweise ist die erste Referenzebene eine X-Y-Ebene, wobei die erste Referenzebene insbesondere diejenige X-Y-Ebene ist, in welcher der Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche liegt. Vorzugsweise ist die zweite Referenzebene eine X-Z-Ebene, wobei die zweite Referenzebene insbesondere diejenige X-Z-Ebene ist, in welcher der Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche liegt, wobei die zweite Referenzebene senkrecht auf der ersten Referenzebene steht.Based on an arrangement in a two-lane vehicle and an associated vehicle coordinate system according to DIN ISO 8855 with its coordinate origin in the center of the vehicle at the level of the front axle, forward-facing X-axis and upward-facing Z-axis, the cover of a camera arrangement according to the invention or a camera arrangement according to the invention curved in particular in the Y direction and/or Z direction, in particular in at least one X-Y plane and/or in one X-Z plane. The first reference plane is preferably an X-Y plane, the first reference plane being in particular that X-Y plane in which the point at which the optical axis of the camera penetrates the outer surface is located. The second reference plane is preferably an X-Z plane, with the second reference plane being in particular that X-Z plane in which the point where the optical axis of the camera penetrates the outer surface lies, with the second reference plane being perpendicular to the first reference plane.

Die Abdeckung kann aber auch nur in einer Richtung gekrümmt sein. In vielen Fällen ist insbesondere eine Abdeckung vorteilhaft, welche beispielsweise nur in einer X-Y-Ebene, insbesondere nur in der ersten Referenzebene gekrümmt ist, welche jedoch keine Krümmung in der zweiten Referenzebene, insbesondere nicht in einer X-Z-Ebene aufweist.However, the cover can also be curved in only one direction. In many cases, a cover is particularly advantageous which is curved, for example, only in an X-Y plane, in particular only in the first reference plane, but which has no curvature in the second reference plane, in particular not in an X-Z plane.

In einer weiteren möglichen und vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Abdeckung derart ausgestaltet, dass wenigstens in der ersten Referenzebene an den Durchstoßpunkten der optischen Achse der Kamera durch die Abdeckung, d.h. am Durchstoßpunkt durch die Außenfläche und am Durchstoßpunkt durch die Innenfläche, die Krümmung der Außenfläche und die Krümmung der Innenfläche voneinander verschieden sind. Es hat sich gezeigt, dass mit einer in der ersten Referenzebene derart gewählten Krümmung in vielen Fällen eine qualitativ besonders gute optische Erfassung der Bildinformation mit einer gekrümmten Abdeckung erreichen lässt, insbesondere ein geringer Kontrastverlust.In a further possible and advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, the cover is designed in such a way that, at least in the first reference plane, at the penetration points of the optical axis of the camera through the cover, i.e. at the penetration point through the outer surface and at the penetration point through the inner surface, the curvature of the outer surface and the curvature of the inner surface are different from each other. It has been shown that with a curvature selected in this way in the first reference plane, in many cases a qualitatively particularly good optical acquisition of the image information can be achieved with a curved cover, in particular a low loss of contrast.

In einer weiteren möglichen und vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Abdeckung bevorzugt derart ausgestaltet, dass der erste Krümmungsradius des ersten Krümmungskreises, der die Krümmung der Außenfläche am Durchstoßpunkt durch die Außenfläche in der ersten Referenzebene definiert, und der zweite Krümmungsradius des zweiten Krümmungskreises, der die zugehörige Krümmung der Innenfläche in der ersten Referenzebene definiert, entlang einer gemeinsamen Mittelpunktgeraden verlaufen, wobei der zweite Mittelpunkt des zweiten Krümmungskreises bevorzugt um die Wandstärke der Abdeckung am Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche gegenüber dem ersten Mittelpunkt entlang der Mittelpunktgeraden nach innen versetzt ist. Es hat sich gezeigt, dass mit einer in der ersten Referenzebene derart gewählten Krümmung in vielen Fällen eine qualitativ besonders gute optische Erfassung der Bildinformation mit einer gekrümmten Abdeckung erreichen lässt.In a further possible and advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, the cover is preferably designed in such a way that the first radius of curvature of the first circle of curvature, which defines the curvature of the outer surface at the point where it penetrates through the outer surface in the first reference plane, and the second radius of curvature of the second The circle of curvature, which defines the associated curvature of the inner surface in the first reference plane, run along a common center line, with the second center point of the second circle of curvature preferably around the wall thickness of the cover at the point at which the optical axis of the camera penetrates through the outer surface, opposite the first center point along the center line is offset inwards. It has been shown that with a curvature selected in this way in the first reference plane, in many cases a qualitatively particularly good optical acquisition of the image information can be achieved with a curved cover.

Die „Mittelpunktgerade“ ist dabei insbesondere diejenige Gerade, welche die optische Achse der Kamera im Durchstoßpunkt schneidet und insbesondere in einem definierten Winkel zur in die erste Referenzebene projizierten optischen Achse der Kamera verläuft.The “center line” is in particular that line which intersects the optical axis of the camera at the penetration point and in particular runs at a defined angle to the optical axis of the camera projected into the first reference plane.

Die „Wandstärke“ der Abdeckung am Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche ist dabei die Dicke der Wandung der Abdeckung in diesem Punkt bzw. die Soll-Wandstärke in diesem Punkt in der ersten Referenzebene, gemessen senkrecht zu einer Tangente im Durchstoßpunkt, d.h. in einer Richtung senkrecht zu einer Tangente im Durchstoßpunkt.The "wall thickness" of the cover at the point where the optical axis of the camera penetrates the outer surface is the thickness of the wall of the cover at this point or the target wall thickness at this point in the first reference plane, measured perpendicular to a tangent at the point of penetration, i.e. in a direction perpendicular to a tangent at the puncture point.

In einer weiteren möglichen und vorteilhaften Ausgestaltung einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Abdeckung im Bereich des Durchstoßpunktes der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche in der ersten Referenzebene derart gekrümmt, dass zumindest näherungsweise gilt: $R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / d}{n},$

wobei R1 der erste Krümmungsradius des ersten Krümmungskreises ist, welcher die Krümmung der Außenfläche in der ersten Referenzebene definiert, wobei R2 der zweite Krümmungsradius des zweiten Krümmungskreises ist, welcher die Krümmung der Innenfläche in der ersten Referenzebene definiert, wobei n ein optischer Index, insbesondere der Brechungsindex, der Abdeckung im Bereich des Durchstoßpunktes der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche ist, und wobei d die Wandstärke der Abdeckung an diesem Durchstoßpunkt ist.In a further possible and advantageous embodiment of a camera arrangement according to the present invention, the cover is curved in the area of the penetration point of the optical axis of the camera through the outer surface in the first reference plane in such a way that the following applies, at least approximately:

R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / i.e}{n},

where R1 is the first radius of curvature of the first circle of curvature which defines the curvature of the outer surface in the first reference plane, where R2 is the second radius of curvature of the second circle of curvature which defines the curvature of the inner surface in the first reference plane, where n is an optical index, in particular the Refractive index, the cover in the region of the penetration point of the optical axis of the camera through the outer surface, and where d is the wall thickness of the cover at this penetration point.

Unter „zumindest näherungsweise“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Wert verstanden, welcher höchstens ±10% vom Sollwert, vorzugsweise höchstens ±5% vom Sollwert abweicht.In the context of the present invention, “at least approximately” is understood to mean a value which deviates from the desired value at most ±10%, preferably at most ±5% from the desired value.

Sind die Krümmungsradien von Innen- und Außenfläche derart aufeinander abgestimmt, lässt sich fast die maximale Brennweite der Abdeckung erreichen, wodurch eine Minimierung von Streuungsfehlern bzw. Abbildungsfehlern erreicht werden kann und damit eine besonders gute optische Abbildung und eine möglichst geringe, unerwünschte optische Beeinflussung.If the radii of curvature of the inner and outer surface are coordinated in this way, the maximum focal length of the cover can almost be achieved, which means that scattering errors or imaging errors can be minimized and thus particularly good optical imaging and the lowest possible undesirable optical influence.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung einer Kameraanordnung der vorliegenden Erfindung ist die Krümmung der Außenfläche und/oder der Innenfläche im optisch wirksamen Bereich in der ersten Referenzebene jeweils konstant. D.h. alle ersten Krümmungskreise in der ersten Referenzebene weisen denselben ersten Krümmungskreis-Mittelpunkt sowie dieselben ersten Krümmungsradien auf bzw. alle zweiten Krümmungskreise denselben zweiten Krümmungskreis-Mittelpunkt sowie dieselben zweiten Krümmungsradien.In a particularly preferred embodiment of a camera arrangement of the present invention, the curvature of the outer surface and/or the inner surface in the optically effective area in the first reference plane is constant in each case. I.e. all first circles of curvature in the first reference plane have the same first circle of curvature center point and the same first radii of curvature or all second circles of curvature have the same second circle of curvature center point and the same second radii of curvature.

Die Krümmung der Außenfläche und/oder der Innenfläche kann im optisch wirksamen Bereich in der ersten Referenzebene alternativ auch unterschiedlich sein.Alternatively, the curvature of the outer surface and/or the inner surface can also be different in the optically effective area in the first reference plane.

Besonders bevorzugt ist der zweite Krümmungsradius zumindest am Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera in der ersten Referenzebene durch die Innenfläche kleiner als der erste Krümmungsradius am zugehörigen Durchstoßpunkt durch die Außenfläche, wobei vorzugsweise der zweite Krümmungsradius stets, d.h. an allen Punkten in der ersten Referenzebene im optisch wirksamen Bereich, kleiner als ein zugehöriger erster Krümmungsradius an diesen Punkten ist.The second radius of curvature is particularly preferably smaller at least at the point at which the optical axis of the camera penetrates the first reference plane through the inner surface than the first radius of curvature at the associated point of intersection through the outer surface, with the second radius of curvature preferably always, i.e. at all points in the first reference plane being optical effective area, is smaller than an associated first radius of curvature at those points.

Lässt sich die bei der Bilderfassung entstehende optische Beeinflussung der Lichtstrahlen, welche die zu erfassende Bildinformation enthalten, insbesondere die beim Durchdringen der Abdeckung entstehende optische Beeinflussung, durch die Anpassung der Krümmung der Abdeckung nicht ausreichend reduzieren bzw. kompensieren bzw. unter den definierten Grenzwert bringen, kann eine Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere weitere Mittel zur Verringerung der optischen Beeinflussung aufweisen, insbesondere ein oder mehrere im Strahlengang entsprechend angeordnete optische Elemente, wie beispielsweise eine oder mehrere im Strahlengang entsprechend angeordnete Linsen, ein oder mehrere weitere, insbesondere entsprechend angepasste, bevorzugt diesbezüglich optimierte Abdeckungen, und/oder ein oder mehrere softwarebasierte Kompensationseinrichtung oder eine Kombination aus den vorgenannten, weiteren Mitteln.If the optical influence of the light beams that contains the image information to be captured during image capture, in particular the optical influence that occurs when penetrating the cover, cannot be sufficiently reduced or compensated for or brought below the defined limit value by adapting the curvature of the cover, a camera arrangement according to the present invention can have one or more further means for reducing the optical influence, in particular one or more optical elements arranged accordingly in the beam path, such as for example one or more lenses arranged accordingly in the beam path, one or more further, in particular correspondingly adapted, preferably covers that are optimized in this regard, and/or one or more software-based compensation devices or a combination of the aforementioned additional means.

Unter einer „softwarebasierten Kompensationseinrichtung“ wird in diesem Zusammenhang eine Kompensationseinrichtung verstanden, welche dazu ausgebildet ist, die auftretende entstehende optische Beeinflussung zumindest teilweise rechnerisch zu reduzieren oder zu kompensieren.A "software-based compensation device" is used in this context understood as a compensation device, which is designed to at least partially mathematically reduce or compensate for the optical influence that occurs.

Ein oder mehrere Mittel zur Verringerung der optischen Beeinflussung können dabei insbesondere in die Kamera integriert sein. Beispielsweise können ein oder mehrere Mittel wie beispielsweise ein oder mehrere zu diesem Zweck ausgebildete Linsen und/oder ein oder mehrere softwarebasierte Kompensationseinrichtungen in die Kamera integriert sein. Alternativ können einer oder mehrere Mittel zur Verringerung der optischen Beeinflussung aber auch separat vor der Kamera ausgebildet sein bzw. außerhalb der Kamera angeordnet sein. Entsprechende optische Elemente zu diesem Zweck sind bevorzugt im Strahlengang zwischen der Abdeckung und der Kamera im Kamerasichtfeld angeordnet.One or more means for reducing the optical influence can be integrated in the camera in particular. For example, one or more means such as one or more lenses designed for this purpose and/or one or more software-based compensation devices can be integrated into the camera. Alternatively, however, one or more means for reducing the optical influence can also be configured separately in front of the camera or arranged outside of the camera. Appropriate optical elements for this purpose are preferably arranged in the beam path between the cover and the camera in the camera field of view.

Bevorzugt sind sämtliche Mittel einer Kameraanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dabei derart aufeinander abgestimmt, dass im Ergebnis die optische Beeinflussung innerhalb eines definierten Bereichs liegt. Beispielsweise derart, dass ein Kontrast, welcher mithilfe der sogenannten Modulationsübertragungsfunktion (MTF) bestimmt wird, bei 50 Linienpaaren pro Millimeter (Ip/mm) wenigstens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt, höchstens jedoch 100%, bzw. ein entsprechender Kontrastverlust weniger als 70%, 60%, 50%, 40% oder weniger als 30% beträgt, jedoch nicht weniger als 0%, d.h. dass für bis zu 50 Ip/mm der Kontrast stets mindestens 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% beträgt bzw. ein entsprechender Kontrastverlust für bis zu 50 Ip/mm stets geringer ist als 70%, 60%, 50%, 40% oder 30%.All means of a camera arrangement according to the present invention are preferably matched to one another in such a way that the result is that the optical influence is within a defined range. For example, such that a contrast, which is determined using the so-called modulation transfer function (MTF), is at least 30%, 40%, 50%, 60% or 70% at 50 line pairs per millimeter (Ip/mm), but no more than 100%, or a corresponding contrast loss is less than 70%, 60%, 50%, 40% or less than 30% but not less than 0%, i.e. that for up to 50 lp/mm the contrast is always at least 30%, 40% , 50%, 60% or 70% or a corresponding contrast loss for up to 50 lp/mm is always less than 70%, 60%, 50%, 40% or 30%.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Auslegung einer Krümmung einer Abdeckung für eine erfindungsgemäße Kameraanordnung, um zu erreichen, dass eine Krümmung der Außenfläche und eine Krümmung der Innenfläche der Abdeckung im optisch wirksamen Bereich derart aufeinander abgestimmt sind und die Abdeckung derart relativ zur Kamera angeordnet ist, dass eine unerwünschte optische Beeinflussung, der die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen, welche die Abdeckung bei einer Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung durchdringen, innerhalb eines definierten Bereichs liegt, umfasst die folgenden Schritte:

a) Definieren der Soll-Position und Soll-Orientierung der Abdeckung, insbesondere in einem definierten Bezugskoordinatensystem,
b) Definieren der Soll-Position und Soll-Orientierung der Kamera, insbesondere relativ zur Abdeckung oder absolut im Bezugskoordinatensystem,
c) Ermitteln des Durchstoßpunktes der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche oder die Innenfläche der Abdeckung,
d) Ermitteln der Krümmung der jeweiligen Fläche im zugehörigen, ermittelten Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera in einer ausgewählten Referenzebene, insbesondere in der ersten Referenzebene oder der zweiten Referenzebene, wobei der Mittelpunkt und der Radius des zugehörigen, die Krümmung in der ausgewählten Referenzebene am Durchstoßpunkt definierenden Krümmungskreises ermittelt werden, und
e) Anpassen der Krümmung der anderen Fläche der Abdeckung an die in Schritt d) ermittelte Krümmung im Durchstoßpunkt der optischen Achse durch die andere Fläche in der ausgewählten Referenzebene, sodass eine unerwünschte optische Beeinflussung, der die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen, welche die Abdeckung bei einer Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung mittels der Kamera durchdringen, innerhalb eines definierten Bereichs liegt.

A method according to the invention for designing a curvature of a cover for a camera arrangement according to the invention in order to achieve that a curvature of the outer surface and a curvature of the inner surface of the cover are matched to one another in the optically effective area and the cover is arranged relative to the camera in such a way that a undesired optical influence of the light rays representing the image information, which penetrate the cover when image information from the environment is detected, is within a defined area, comprises the following steps:

a) Defining the target position and target orientation of the cover, in particular in a defined reference coordinate system,
b) defining the target position and target orientation of the camera, in particular relative to the cover or absolutely in the reference coordinate system,
c) determining the penetration point of the optical axis of the camera through the outer surface or the inner surface of the cover,
d) Determination of the curvature of the respective surface in the associated, determined penetration point of the optical axis of the camera in a selected reference plane, in particular in the first reference plane or the second reference plane, with the center point and the radius of the associated curvature in the selected reference plane at the penetration point defining circle of curvature are determined, and
e) Adjusting the curvature of the other surface of the cover to the curvature determined in step d) at the penetration point of the optical axis through the other surface in the selected reference plane, so that an undesired optical influence of the light rays representing the image information, which the cover when detecting penetrate a picture information from the environment by means of the camera, is within a defined range.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders bevorzugt ein computerimplementiertes Verfahren.The method according to the invention is particularly preferably a computer-implemented method.

Durch die Anpassung der Krümmungen der Außenfläche und der Innenfläche aneinander gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine unerwünschte optische Beeinflussung durch die Abdeckung reduziert werden und es lässt sich eine Kameraanordnung bereitstellen, welche auch mit einer gekrümmten Abdeckung eine ausreichend gute Erfassung der Bildinformation ermöglicht.By adapting the curvatures of the outer surface and the inner surface to each other according to a method according to the invention, an undesired optical influence by the cover can be reduced and a camera arrangement can be provided which enables sufficiently good acquisition of the image information even with a curved cover.

Bei einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt e) die Krümmung der Innenfläche an die Krümmung der Außenfläche angepasst, wenn in Schritt d) die Krümmung am Durchstoßpunkt der Außerfläche ermittelt worden ist, oder in Schritt e) die Krümmung der Außenfläche angepasst, wenn in Schritt d) die Krümmung am Durchstoßpunkt der Innenfläche ermittelt worden ist.In an advantageous embodiment of a method according to the invention, in step e) the curvature of the inner surface is adapted to the curvature of the outer surface if in step d) the curvature at the point of penetration of the outer surface has been determined, or in step e) the curvature of the outer surface is adapted if in step d) the curvature at the puncture point of the inner surface has been determined.

Dabei wird bevorzugt jeweils die Krümmung der anderen Fläche in der ausgewählten Referenzebene angepasst, insbesondere die Krümmung der Innenfläche an die Krümmung der Außenfläche oder die Krümmung der Außenfläche an die Krümmung der Innenfläche, indem wenigstens der Mittelpunkt des zugehörigen, die gesuchte Krümmung definierenden Krümmungskreises in Abhängigkeit von der in Schritt d) ermittelten Krümmung und wenigstens in Abhängigkeit von einer Wandstärke der Abdeckung bestimmt wird, und/oder wenigstens der Radius des zugehörigen, die gesuchte Krümmung definierenden Krümmungskreises wenigstens in Abhängigkeit von der in Schritt d) ermittelten Krümmung bestimmt wird, insbesondere in Abhängigkeit von dem in Schritt d) ermittelten Krümmungsradius, sowie ferner in Abhängigkeit von der Wandstärke der Abdeckung der optischen Achse und/oder dem optischen Index (Brechungsindex) der Abdeckung.The curvature of the other surface in the selected reference plane is preferably adapted in each case, in particular the curvature of the inner surface to the curvature of the outer surface or the curvature of the outer surface to the curvature of the inner surface, in that at least the center point of the associated circle of curvature that defines the desired curvature is dependent is determined by the curvature determined in step d) and at least as a function of a wall thickness of the cover, and/or at least the Radius of the associated circle of curvature defining the curvature sought is determined at least as a function of the curvature determined in step d), in particular as a function of the radius of curvature determined in step d), and also as a function of the wall thickness of the cover of the optical axis and/or the optical index (index of refraction) of the cover.

Besonders bevorzugt wird der Mittelpunkt des zugehörigen, die gesuchte Krümmung definierenden Krümmungskreises bestimmt, indem der Punkt ermittelt wird, der sich ergibt, wenn der in Schritt d) bestimmte Mittelpunkt des Krümmungskreises in der zugehörigen Referenzebene (Ebene des Krümmungskreises) entlang einer Mittelpunktgeraden, welche durch den Durchstoßpunkt und den Mittelpunkt des Krümmungskreises aus Schritt d) verläuft, um den Betrag der gewünschten Wandstärke der Abdeckung am Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche in Richtung der Abdeckung (quasi „in die Abdeckung hinein“) bzw. nach innen verschoben wird.The center point of the associated circle of curvature that defines the desired curvature is particularly preferably determined by determining the point that results when the center point of the circle of curvature determined in step d) is in the associated reference plane (plane of the circle of curvature) along a center line, which extends through the penetration point and the center point of the circle of curvature from step d), is displaced by the amount of the desired wall thickness of the cover at the penetration point of the optical axis of the camera through the outer surface in the direction of the cover (quasi "into the cover") or inwards .

Der Radius des zugehörigen, die gesuchte Krümmung der anderen Fläche definierenden Krümmungskreises kann bestimmt werden, indem der gesuchte Radius gleich dem in Schritt d) ermittelten Radius des Krümmungskreises gewählt wird oder indem der gesuchte Radius in Abhängigkeit von dem in Schritt d) ermittelten Krümmungsradius, der gewünschten Wandstärke der Abdeckung am Durchstoßpunkt der optischen Achse in der Referenzebene und dem optischen Index (Brechungsindex) bestimmt wird.The radius of the associated circle of curvature that defines the desired curvature of the other surface can be determined by choosing the desired radius to be equal to the radius of the circle of curvature determined in step d) or by selecting the desired radius as a function of the radius of curvature determined in step d), the desired wall thickness of the cover at the intersection point of the optical axis in the reference plane and the optical index (index of refraction) is determined.

Bei einer besonders vorteilhaften und bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auslegung einer Krümmung der Abdeckung erfolgt das Anpassen der Krümmung der anderen Fläche in der ausgewählten Referenzebene gemäß Schritt e), insbesondere das Anpassen der Krümmung der Innenfläche an die Krümmung der Außenfläche oder der Krümmung der Außenfläche an die Krümmung der Innenfläche, indem insbesondere die folgenden Schritte durchgeführt werden:

e1) Ermitteln der Wandstärke der Abdeckung, insbesondere am in Schritt c) ermittelten Durchstoßpunkt,
e2) Bestimmen des Mittelpunkts des zugehörigen, gesuchten Krümmungskreises in Abhängigkeit von dem in Schritt d) ermittelten Mittelpunkt des die Krümmung im Durchstoßpunkt definierenden Krümmungskreises sowie in Abhängigkeit von der Wandstärke der Abdeckung am Durchstoßpunkt durch Ermitteln des Punktes, der sich ergibt, wenn der in Schritt d) bestimmte Mittelpunkt des Krümmungskreises in der zugehörigen Referenzebene entlang einer Mittelpunktgeraden, welche durch den Durchstoßpunkt und den Mittelpunkt des Krümmungskreises aus Schritt d) verläuft, um den Betrag der Wandstärke der Abdeckung am Durchstoßpunkt in senkrechter Richtung entlang der Mittelpunktgeraden nach innen bzw. nach außen verschoben wird,
e3) Ermitteln eines optischen Indexes der Abdeckung, insbesondere des Brechungsindex der Abdeckung, insbesondere am in Schritt c) ermittelten Durchstoßpunkt oder in einem Bereich um diesen herum, und
e4) Bestimmen des Radius des zugehörigen, die gesuchte Krümmung der anderen Fläche definierenden Krümmungskreises in Abhängigkeit von dem in Schritt d) ermittelten Krümmungsradius, der gewünschten Wandstärke der Abdeckung am Durchstoßpunkt der optischen Achse in der Referenzebene und dem optischen Index, insbesondere dem Brechungsindex, derart, dass die folgende Beziehung zumindest näherungsweise erfüllt ist:

R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / d)}{n},

wobei die ausgewählte Referenzebene insbesondere die erste Referenzebene ist, wobei R1 insbesondere der erste Krümmungsradius des ersten Krümmungskreises ist, welcher die Krümmung der Außenfläche in der ausgewählten Referenzebene definiert, wobei R2 der zweite Krümmungsradius des zweiten Krümmungskreises ist, welcher die Krümmung der Innenfläche in der ausgewählten Referenzebene definiert, wobei n ein optischer Index der Abdeckung im Bereich des Durchstoßpunktes der optischen Achse der Kamera durch die Außenfläche ist, und wobei d die Wandstärke der Abdeckung in diesem Bereich ist.In a particularly advantageous and preferred embodiment of a method according to the invention for designing a curvature of the cover, the curvature of the other surface is adapted in the selected reference plane according to step e), in particular the adaptation of the curvature of the inner surface to the curvature of the outer surface or the curvature of the outer surface to the curvature of the inner surface, in particular by carrying out the following steps:

e1) determining the wall thickness of the cover, in particular at the puncture point determined in step c),
e2) determining the center point of the associated circle of curvature sought as a function of the center point of the circle of curvature defining the curvature at the puncture point determined in step d) and as a function of the wall thickness of the cover at the puncture point by determining the point that results when the in step d) determined center point of the circle of curvature in the associated reference plane along a center line, which runs through the intersection point and the center point of the circle of curvature from step d), by the amount of the wall thickness of the cover at the intersection point in the vertical direction along the center line inwards or outwards is postponed
e3) determining an optical index of the cover, in particular the refractive index of the cover, in particular at the point of penetration determined in step c) or in an area around it, and
e4) Determining the radius of the associated circle of curvature that defines the desired curvature of the other surface as a function of the radius of curvature determined in step d), the desired wall thickness of the cover at the intersection point of the optical axis in the reference plane and the optical index, in particular the refractive index, such , that the following relation is at least approximately fulfilled:

R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / i.e)}{n},

in particular wherein the selected reference plane is the first reference plane, in particular wherein R1 is the first radius of curvature of the first circle of curvature defining the curvature of the outer surface in the selected reference plane, wherein R2 is the second radius of curvature of the second circle of curvature defining the curvature of the inner surface in the selected reference plane Defined reference plane, where n is an optical index of the cover in the area of the penetration point of the optical axis of the camera through the outer surface, and where d is the wall thickness of the cover in this area.

Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine besonders vorteilhafte Auslegung der Krümmung der Abdeckung erreichen, mit der sich insbesondere auch mit einer gekrümmten Abdeckung eine nur geringe unerwünschte optische Beeinflussung der Bildinformation bei der Erfassung durch die Kamera realisieren lässt.In this way, a particularly advantageous design of the curvature of the cover can be achieved in a particularly simple manner, with which only a small undesired optical influence on the image information when captured by the camera can be implemented, in particular even with a curved cover.

Falls erforderlich, können die einzelnen Verfahrensschritte zur Anpassung bzw. Auslegung der Krümmung der Abdeckung insbesondere wenigstens ein weiteres Mal zur Auslegung der Krümmung in der zweiten Referenzebene oder einer oder mehreren weiteren Referenzebenen wiederholt werden.If necessary, the individual method steps for adapting or designing the curvature of the cover can be repeated at least once more to design the curvature in the second reference plane or one or more further reference planes.

Eine erfindungsgemäße Abdeckung für eine Kameraanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine erfindungsgemäße Kameraanordnung ausgebildet ist und/oder eine Krümmung der Abdeckung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgelegt worden ist.A cover according to the invention for a camera arrangement is characterized in that it is designed for a camera arrangement according to the invention and/or a curvature of the cover ckung has been designed with a method according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist und zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und eingerichtet ist.A device according to the invention is characterized in that it has means for carrying out a method according to the invention and is designed and set up to carry out a method according to the invention.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist dadurch gekennzeichnet, dass es Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.A computer program according to the invention is characterized in that it comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method according to the invention.

Ein erfindungsgemäßes computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten Befehlen ist dadurch gekennzeichnet, dass es Befehle umfasst, die, wenn die Befehle von einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.A computer-readable storage medium according to the invention with instructions stored thereon is characterized in that it comprises instructions which, when the instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out a method according to the invention.

Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Kameraanordnung vorgestellten, vorteilhaften und möglichen Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten dabei grundsätzlich - um Wiederholungen zu vermeiden - selbst wenn sie nur einmal im Zusammenhang mit der Kameraanordnung beschrieben sind, nicht nur für eine erfindungsgemäße Kameraanordnung, sondern auch entsprechend für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Auslegung einer Krümmung einer Abdeckung für eine Kameraanordnung, für eine erfindungsgemäße Abdeckung für eine Kameraanordnung, für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, für ein erfindungsgemäßes Computerprogramm sowie für ein erfindungsgemäßes, computerlesbares Speichermedium und umgekehrt.The advantageous and possible configurations presented with reference to a camera arrangement according to the invention and their advantages apply in principle--to avoid repetitions--even if they are only described once in connection with the camera arrangement, not only for a camera arrangement according to the invention, but also correspondingly for a method according to the invention for designing a curvature of a cover for a camera arrangement, for a cover according to the invention for a camera arrangement, for a device according to the invention, for a computer program according to the invention and for a computer-readable storage medium according to the invention and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, sofern die Kombination jeweils technisch sinnvoll und ausführbar ist.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, provided that the combination in each case is technically reasonable and feasible.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter, jedoch nicht einschränkender Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.The invention will now be explained in more detail on the basis of preferred, but non-restrictive, exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings, in which components with the same function are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

1 in Draufsicht einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung mit einer erfindungsgemäßen Abdeckung,
2 ein von der Kameraanordnung aus 1 ohne Abdeckung erfasstes Bild eines Gitters,
3 ein von der Kameraanordnung aus 1 mit einer nicht erfindungsgemäßen Abdeckung anstelle einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abdeckung erfasstes Bild des Gitters aus 2,
4 eine Schar von Kontrastübertragungsfunktionen der Kameraanordnung aus 1 ohne Abdeckung,
5 eine Schar von Kontrastübertragungsfunktionen der Kameraanordnung aus 1 mit einer nicht erfindungsgemäßen Abdeckung anstelle einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abdeckung,
6 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Begriffe Tangential- und Sag ittalebene,
7 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der grundsätzlichen Anordnungs- und Ausgestaltungsmöglichkeiten von Kamera und Abdeckung einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung relativ zueinander, wobei die Kameraanordnung in Draufsicht auf eine erste Referenzebene gezeigt ist,
8 eine weitere Prinzipskizze zur Erläuterung der grundsätzlichen Anordnungs- und Ausgestaltungsmöglichkeiten von Kamera und Abdeckung einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung relativ zueinander, wobei die Kameraanordnung in Seitenansicht mit Blick auf eine zweite Referenzebene gezeigt ist,
9 eine Prinzipskizze zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auslegung der Krümmung einer erfindungsgemäßen Abdeckung für eine erfindungsgemäßen Kameraanordnung, wobei die Kameraanordnung in Draufsicht auf eine erste Referenzebene gezeigt ist, und
10 Kurvenverläufe verschiedener, resultierenden Kontrastübertragungsfunktionen einer Kameraanordnung mit einer erfindungsgemäß ausgelegten Krümmung der Abdeckung für verschiedene Winkel zwischen der optische Achse der Kamera und der Abdeckung im optisch wirksamen Bereich für verschiedene Blickwinkel der Kamera innerhalb des Kamerasichtfeldes.

Show it:

1 in plan view a section through a first embodiment of a camera arrangement according to the invention with a cover according to the invention,
2 one from the camera array 1 uncovered image of a grid,
3 one from the camera array 1 with a cover not according to the invention instead of a cover designed according to the invention 2 ,
4 a family of contrast transfer functions of the camera arrangement 1 without cover,
5 a family of contrast transfer functions of the camera arrangement 1 with a cover not according to the invention instead of a cover designed according to the invention,
6 a schematic diagram to explain the terms tangential and sagittal plane,
7 a schematic diagram to explain the basic arrangement and configuration options for the camera and cover of a camera arrangement according to the invention relative to one another, the camera arrangement being shown in a plan view of a first reference plane,
8th a further schematic diagram to explain the basic arrangement and configuration options for the camera and cover of a camera arrangement according to the invention relative to one another, the camera arrangement being shown in a side view with a view of a second reference plane,
9 a schematic diagram to explain a method according to the invention for designing the curvature of a cover according to the invention for a camera arrangement according to the invention, the camera arrangement being shown in a plan view of a first reference plane, and
10 Curves of different, resulting contrast transfer functions of a camera arrangement with a curvature of the cover designed according to the invention for different angles between the optical axis of the camera and the cover in the optically effective area for different viewing angles of the camera within the camera field of view.

1 zeigt in Draufsicht einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung 100 mit einer Kamera 10 sowie einer erfindungsgemäßen Abdeckung 20, wobei die Kameraanordnung 100 für ein Fahrzeug ausgebildet ist, insbesondere für einen Innenraum eines Fahrzeugs. 1 shows a top view of a section through a first exemplary embodiment of a camera arrangement 100 according to the invention with a camera 10 and a cover 20 according to the invention, the camera arrangement 100 being designed for a vehicle, in particular for an interior of a vehicle.

Die Kamera 10 weist eine optische Achse AK sowie ein Kamerasichtfeld 11 zur optischen Erfassung wenigstens einer Bildinformation einer Umgebung auf und ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kamera 10 mit fester Brennweite, d.h. nicht verstellbarer Brennweite. Ferner ist die Kamera 10 nur für eine ortsfeste Befestigung ausgebildet, d.h. eine in ihrer Position nicht veränderliche Befestigung. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer einfach aufgebauten und damit kostengünstigen und wartungsarmen Kameraanordnung 100, welche keine entsprechenden Verstellmechanismen benötigt.The camera 10 has an optical axis AK and a camera field of view 11 for optically capturing at least one piece of image information of an environment and is a camera 10 with a fixed focal length, ie a non-adjustable focal length, in this exemplary embodiment. Furthermore, the camera 10 is designed only for a fixed attachment, ie an attachment whose position cannot be changed. This makes it possible to provide a camera arrangement 100 which is simple in design and therefore inexpensive and requires little maintenance and which does not require any corresponding adjustment mechanisms.

Die Abdeckung 20 ist eine flächige, aus Kunststoff hergestellte Abdeckung 20 mit einer Außenfläche 21 sowie einer Innenfläche 22 und mit einem optisch wirksamen Bereich 23, in welchem die Abdeckung 20 zumindest teilweise lichtdurchlässig ist und zur optischen Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung von zugehörigen, die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen zumindest teilweise durchdrungen werden kann.The cover 20 is a flat cover 20 made of plastic with an outer surface 21 and an inner surface 22 and with an optically effective area 23 in which the cover 20 is at least partially translucent and for optically capturing image information from the environment of associated, the Image information representing light beams can be penetrated at least partially.

Wie anhand von 1 gut erkennbar ist, ist die Abdeckung 20 dabei derart angeordnet, dass sie mit ihrem optisch wirksamen Bereich 23 in das Kamerasichtfeld 11 ragt und das Sichtfeld 11 der Kamera 10 abdeckt, wobei die Abdeckung 20 derart relativ zur Kamera 10 angeordnet ist, dass sich die Außenfläche 21 der Abdeckung 20 auf einer von der Kamera 10 abgewandten Seite befindet und die Innenfläche 21 der Abdeckung 20 auf einer der Kamera 10 zugewandten Seite. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung 100 wird das Kamerasichtfeld 11 dabei vollständig von der Abdeckung 20 abgedeckt bzw. überdeckt. Durch eine derartige Anordnung kann auf einfache Art und Weise die Kamera 10 verborgen werden und ein besonders optisch ansprechendes Design im Innenraum des Fahrzeugs realisiert werden.How based on 1 is clearly visible, the cover 20 is arranged in such a way that its optically effective area 23 protrudes into the camera field of view 11 and covers the field of view 11 of the camera 10, the cover 20 being arranged relative to the camera 10 in such a way that the outer surface 21 of the cover 20 is on a side facing away from the camera 10 and the inner surface 21 of the cover 20 is on a side facing the camera 10 . At the in 1 shown example of a camera arrangement 100 according to the invention, the camera field of view 11 is completely covered or covered by the cover 20. With such an arrangement, the camera 10 can be hidden in a simple manner and a particularly visually appealing design can be implemented in the interior of the vehicle.

Bei der Kameraanordnung 100 aus 1 ist die Abdeckung 20 dabei in ihrem optisch wirksamen Bereich 23 der Abdeckung 20 zumindest abschnittsweise gekrümmt, wobei die Außenfläche 21 und die Innenfläche 22 der Abdeckung 20 jeweils wenigstens abschnittsweise gekrümmt sind. Die Außenfläche 21 ist dabei konvex gekrümmt und die Innenfläche 22 annähernd, aber nur annähernd, parallel zu dieser und konkav.For the camera assembly 100 off 1 the cover 20 is curved at least in sections in its optically effective region 23 of the cover 20, with the outer surface 21 and the inner surface 22 of the cover 20 each being curved at least in sections. The outer surface 21 is convexly curved and the inner surface 22 approximately, but only approximately, parallel to this and concave.

Die Kamera 10 ist bei der Kameraanordnung 100 aus 1 dabei derart relativ zur Abdeckung 20 angeordnet, dass die optische Achse AK der Kamera 10 in einem Winkel zur optischen Achse AA der Abdeckung 20 verläuft und nicht mit dieser fluchtet. Ferner ist die Kamera 10 derart relativ zur Abdeckung 20 angeordnet und die Abdeckung 20 derart gekrümmt, dass die optische Achse AK der Kamera 10 die Außenfläche 21 sowie die Innenfläche 22 der Abdeckung 20 nicht senkrecht durchstößt, sondern in einem Winkel zur Senkrechten.The camera 10 in the camera assembly 100 is off 1 arranged relative to the cover 20 in such a way that the optical axis AK of the camera 10 runs at an angle to the optical axis AA of the cover 20 and is not aligned with it. Furthermore, the camera 10 is arranged relative to the cover 20 and the cover 20 is curved such that the optical axis AK of the camera 10 does not penetrate the outer surface 21 and the inner surface 22 of the cover 20 perpendicularly, but at an angle to the perpendicular.

Eine derartige Anordnung der Kamera 10 relativ zur einer Abdeckung 20 mit einer derart gekrümmten Außenfläche 21 führt in der Regel zu großen Abbildungsfehlern, insbesondere zu einem hohen Kontrastverlust. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel beträgt der Krümmungsradius der Außenfläche 21 im optisch wirksamen Bereich 23 beispielsweise an allen Punkten weniger als 100 mm, teilweise sogar weniger als 70 mm, an einigen Stellen insbesondere teilweise sogar nur 20 mm.Such an arrangement of the camera 10 relative to a cover 20 with such a curved outer surface 21 generally leads to large aberrations, in particular to a high loss of contrast. In the present exemplary embodiment, the radius of curvature of the outer surface 21 in the optically effective area 23 is, for example, less than 100 mm at all points, sometimes even less than 70 mm, at some points in particular sometimes even only 20 mm.

Um die durch die Krümmung der Außenfläche 21 hervorgerufene, unerwünschte optische Beeinflussung, insbesondere einen hierdurch entstehenden Kontrastverlust beim Durchdringen der Lichtstrahlen durch die Abdeckung 20 zu verringern, insbesondere soweit zu reduzieren, dass wenigstens eine Größe, die eine unerwünschte optische Beeinflussung charakterisiert, in diesem Fall ein Kontrastverlust bzw. ein erforderlicher Mindest-Kontrast, innerhalb eines definierten Bereichs liegt, sind erfindungsgemäß die Krümmung der Außenfläche 21 und die Krümmung der Innenfläche 22 im optisch wirksamen Bereich 23 in Abhängigkeit von der Kameraposition relativ zur Abdeckung 20 entsprechend ausgelegt und aufeinander abgestimmt.In order to reduce the undesired optical influence caused by the curvature of the outer surface 21, in particular a resulting loss of contrast when the light rays penetrate through the cover 20, in particular to reduce it to the extent that at least one variable that characterizes an undesired optical influence, in this case a loss of contrast or a required minimum contrast is within a defined range, according to the invention the curvature of the outer surface 21 and the curvature of the inner surface 22 in the optically effective area 23 are designed and matched to one another as a function of the camera position relative to the cover 20.

Durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Krümmungen von Außenfläche 21 und Innenfläche 22, insbesondere durch die erfindungsgemäße Anpassung der Krümmung der Innenfläche 22 an die Krümmung der Außenfläche 21 im optisch wirksamen Bereich 23 in Abhängigkeit von der Kameraposition können die durch die Krümmung der Außenfläche 21 beim Durchdringen der Abdeckung 20 entstehenden Abbildungsfehler, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere der dabei entstehende Kontrastverlust, soweit reduziert werden, dass eine für die weitere Verarbeitung der erfassten Bildinformation zur Müdigkeitserkennung ausreichende Bildinformationserfassungsqualität erreicht werden kann. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Krümmung der Abdeckung 20 in Abhängigkeit von der Kameraposition erreicht werden, dass der Kontrastverlust einen zulässigen Grenzwert nicht überschreitet bzw. innerhalb eines definierten Bereichs liegt bzw. ein erforderlicher Rest-Kontrast für eine ausreichende optische Erfassungsqualität stets erreicht wird.By matching the curvatures of the outer surface 21 and inner surface 22 according to the invention, in particular by adjusting the curvature of the inner surface 22 to the curvature of the outer surface 21 in the optically effective area 23 depending on the camera position according to the invention, the curvature caused by the outer surface 21 when penetrating the Cover 20 resulting aberrations, in the illustrated embodiment in particular the resulting loss of contrast, can be reduced to such an extent that an image information capture quality that is sufficient for further processing of the captured image information for fatigue detection can be achieved. In particular, the inventive configuration of the curvature of the cover 20 depending on the camera position can ensure that the loss of contrast does not exceed a permissible limit value or is within a defined range or that a necessary residual contrast for sufficient optical detection quality is always achieved.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine besonders flexible Positionierung der Kamera 10 im Innenraum eines Fahrzeugs auch bei einer verborgenen Anordnung der Kamera 10 hinter einer Absenkung 20 mit einer stark ausgeprägten Krümmung.The present invention thus enables a particularly flexible positioning of the camera 10 in the interior of a vehicle, even when the camera 10 is concealed behind a depression 20 with a pronounced curvature.

Bei dem vorliegenden Beispiel kann mittels der erfindungsgemäßen Anpassung der Krümmung der Innenfläche 22 an die Krümmung der Außenfläche 21 in Abhängigkeit von der Kameraposition beispielsweise erreicht werden, dass in der zugehörigen Tangentialebene sowie der zugehörigen Sagittalebene ein Kontrastverlust bei 50 Linienpaaren pro Millimeter (Ip/mm) nicht mehr als 60 % beträgt bzw. stets in einem Bereich von 0% bis 60% liegt bzw. d.h. dass ein Rest-Kontrast bei 50 Ip/mm mindestens 40 % beträgt bzw. stets in einem Bereich von 100% bis 40% liegt, wobei der Kontrastverlust bzw. der Rest-Kontrast gemäß der sogenannten Kontrastübertragungsfunktionen bzw. der sogenannten Modulationsübertragungsfunktion (MTF) ermittelt wird. Für weitere Informationen zur MTF und wie mithilfe dieser beispielsweise ein Kontrastverlust ermittelt werden kann, wird auf gängige Literatur aus der Optik verwiesen.In the present example, by means of the inventive adjustment of the curvature of the inner surface 22 to the curvature of the outer surface 21 depending on the camera position, it can be achieved, for example, that in the associated tangential plane and the associated sagittal plane there is a loss of contrast at 50 line pairs per millimeter (Ip/mm) is not more than 60% or is always in a range from 0% to 60%, i.e. that a residual contrast at 50 lp/mm is at least 40% or is always in a range from 100% to 40%, the loss of contrast or the residual contrast being determined according to the so-called contrast transfer function or the so-called modulation transfer function (MTF). For further information on the MTF and how, for example, a loss of contrast can be determined with the help of this, reference is made to the usual literature from the field of optics.

Ist wie im vorliegenden Fall die Krümmung der Außenfläche 21 durch das gewünschte Design des Innenraums vorgegeben, kann durch eine Anpassung der Krümmung der Innenfläche 22, ohne dass das Design der Außenfläche 21 und damit das Design der Abdeckung 20 in einem von außen sichtbaren Bereich negativ zu beeinflussen, die durch die Krümmung der Außenfläche 21 beim Durchdringen der Abdeckung 20 hervorgerufene, unerwünschte optische Beeinflussung der Lichtstrahlen reduziert oder sogar teilweise fast vollständig kompensiert werden.If, as in the present case, the curvature of the outer surface 21 is determined by the desired design of the interior, the curvature of the inner surface 22 can be adjusted by adjusting the curvature without the design of the outer surface 21 and thus the design of the cover 20 being adversely affected in an area visible from the outside affect that caused by the curvature of the outer surface 21 when penetrating the cover 20, undesired optical influence of the light beams are reduced or even partially almost completely compensated.

Durch die vorliegende Erfindung lässt sich eine erhebliche Verbesserung der Erfassungsqualität der Bildinformation erreichen und die unerwünschte optische Beeinflussung in einem definierten Bereich gehalten werden. Somit ermöglicht eine erfindungsgemäße Kameraanordnung 100 eine flexible Ausgestaltung der Abdeckung 20 insbesondere der Außenfläche 21, bei einer dennoch ausreichend guten optischen Erfassungsqualität der Bildinformation nach dem Durchdringen der Abdeckung 20.The present invention makes it possible to achieve a significant improvement in the detection quality of the image information and to keep the unwanted optical influence within a defined range. A camera arrangement 100 according to the invention thus enables a flexible configuration of the cover 20, in particular the outer surface 21, with a nevertheless sufficiently good optical recording quality of the image information after penetrating the cover 20.

Ein eine derartige Abdeckung 20, welche zum einen zwar durch ihre Ausgestaltung, in diesem Fall durch ihre Krümmung der Außenfläche 21, Abbildungsfehler erzeugt, aber diese gleichzeitig auch wieder zumindest teilweise kompensiert bzw. reduziert, in diesem Fall durch die entsprechend angepasste Krümmung der Innenfläche 22 in Abhängigkeit von der Kameraposition, ist insbesondere von Vorteil, wenn die Kamera 10 wie vorliegend einen festen Fokus, d. h. einen nicht verstellbaren Brennpunkt bzw. eine nicht verstellbare Brennweite aufweist. Denn bei einer derartigen Kamera 10 besteht keine Möglichkeit etwaige Abbildungsfehler durch eine Anpassung der Brennweite auszugleichen.Such a cover 20, which on the one hand produces aberrations due to its design, in this case due to its curvature of the outer surface 21, but at the same time at least partially compensates for or reduces them, in this case due to the correspondingly adapted curvature of the inner surface 22 depending on the camera position, is particularly advantageous if the camera 10 has a fixed focus, i. H. has a non-adjustable focal point or a non-adjustable focal length. This is because with such a camera 10 there is no possibility of compensating for any imaging errors by adjusting the focal length.

Eine entsprechend an die Kameraanordnung 100 adaptierte Abdeckung ist ebenfalls von Vorteil, wenn wie bei diesem Beispiel eine ortsfeste Kamera 10 verwendet wird, d. h. eine Kamera 10 welche während der Bilderfassung in ihrer Position unveränderlich ist, sodass nicht durch eine Änderung der Lage bzw. Orientierung der Kamera 10 relativ zur Abdeckung 20 eventuelle Abbildungsfehler korrigiert werden können.A cover adapted accordingly to the camera arrangement 100 is also advantageous if, as in this example, a stationary camera 10 is used, i. H. a camera 10, the position of which cannot be changed during image acquisition, so that any imaging errors cannot be corrected by changing the position or orientation of the camera 10 relative to the cover 20.

Bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung 100 ist die Abdeckung 20 dabei Teil eines Gehäuses, insbesondere einer Gehäusewand bzw. einer Blende, wie sie häufig in Fahrzeuginnenräumen eingesetzt wird.In this exemplary embodiment of a camera arrangement 100 according to the invention, the cover 20 is part of a housing, in particular a housing wall or a panel, as is often used in vehicle interiors.

Die Außenfläche 21 der Abdeckung 20 wird dabei durch die äußere Wandung der Abdeckung 20 gebildet und die Innenfläche 22 durch die innere Wandung. Ein senkrechter Abstand zwischen der Innenfläche 21 und der Außenfläche 22 definiert dabei die Wandstärke d der Abdeckung 20 in diesem Bereich.The outer surface 21 of the cover 20 is formed by the outer wall of the cover 20 and the inner surface 22 by the inner wall. A vertical distance between the inner surface 21 and the outer surface 22 defines the wall thickness d of the cover 20 in this area.

Vorliegend ist die Abdeckung 20 dabei zumindest wie vorbeschrieben teilweise lichtdurchlässig ausgebildet, damit die Lichtstrahlen, welche die Bildinformation enthalten, die Abdeckung im optisch wirksamen Bereich 23 durchdringen können. Die Abdeckung ist bevorzugt jedoch eingefärbt, bei diesem Beispiel insbesondere grau, um die Kamera 10 hinter der Abdeckung 20 zu verbergen.In the present case, the cover 20 is designed to be at least partially translucent, as described above, so that the light rays which contain the image information can penetrate the cover in the optically effective region 23 . However, the cover is preferably colored, in particular gray in this example, in order to hide the camera 10 behind the cover 20 .

Wie vorstehend erläutert ist die Abdeckung 20 dabei insbesondere aus Kunststoff hergestellt, insbesondere im Spritzgussverfahren. Die Abdeckung 20 ist dabei einteilig ausgebildet, d. h. in einem Stück gefertigt und insbesondere aus einem einzigen Werkstoff. In einigen Fällen kann es aber durchaus vorteilhaft sein, den optisch wirksamen Bereich 23 der Abdeckung 20 aus einem anderen Werkstoff herzustellen als beispielsweise die angrenzenden Bereiche, mit denen die Abdeckung 20 insbesondere befestigt werden kann. Für besonders gute optische Eigenschaften ist die Abdeckung 20 derart ausgestaltet, dass eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich des optisch wirksamen Bereichs 23, insbesondere sowohl eine Oberflächenrauhigkeit der Außenfläche 21 als auch eine Oberflächenrauhigkeit der Innenfläche 22, jeweils weniger als 20 µm beträgt. Insbesondere eine mittlere Rauigkeit Ra.As explained above, the cover 20 is made in particular from plastic, in particular by injection molding. The cover 20 is formed in one piece, i. H. made in one piece and in particular from a single material. In some cases, however, it can definitely be advantageous to produce the optically effective area 23 of the cover 20 from a different material than, for example, the adjoining areas with which the cover 20 can be attached in particular. For particularly good optical properties, the cover 20 is designed in such a way that the surface roughness in the area of the optically effective area 23, in particular both a surface roughness of the outer surface 21 and a surface roughness of the inner surface 22, is less than 20 μm in each case. In particular, an average roughness Ra.

Zum besseren Verständnis der unerwünschten optischen Beeinflussung, insbesondere des Kontrastverlustes, zeigt 2 ein von der Kameraanordnung 100 aus 1 ohne die Abdeckung 20 erfasstes Bild eines Gitters. Da keine Abdeckung 20 während der Bilderfassung vorhanden war, kam es nicht zu einer unerwünschten optischen Beeinflussung bei der Bilderfassung, insbesondere nicht zu einem Kontrastverlust.For a better understanding of the undesired optical influence, in particular the loss of contrast, shows 2 on from the camera assembly 100 1 Image captured without the cover 20 of a grating. Because no cover 20 was present during image acquisition, there was no undesirable optical interference solution during image acquisition, in particular not to a loss of contrast.

3 zeigt das gleiche Gitter wie 2, jedoch ist in 3 das Gitter insbesondere in der linken Bildhälfte stark verschwommen und verzerrt. Das Bild in 3 ist ebenfalls von der Kameraanordnung 100 aus 1 erfasst worden, jedoch diesmal mit einer Abdeckung. Allerdings nicht mit einer erfindungsgemäßen Abdeckung 20, sondern anstelle dieser mit einer herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Abdeckung, bei welcher die Krümmung der Innenfläche nicht in Abhängigkeit von der Kameraposition an die Krümmung der Außenfläche angepasst ist. Der dabei durch die nicht erfindungsgemäß angepasste Abdeckung dabei entstehende Abbildungsfehler, insbesondere der dabei entstehende Kontrastverlust, ist auf den ersten Blick und mit bloßem Auge zu erkennen. 3 shows the same grid as 2 , however is in 3 the grid is very blurry and distorted, especially in the left half of the image. The picture in 3 is also from the camera assembly 100 1 been captured, but this time with a cover. However, not with a cover 20 according to the invention, but instead with a conventional cover known from the prior art, in which the curvature of the inner surface is not adapted to the curvature of the outer surface as a function of the camera position. The imaging errors that occur as a result of the cover not being adapted according to the invention, in particular the resulting loss of contrast, can be seen at first glance and with the naked eye.

4 zeigt eine Schar von Kontrastübertragungsfunktionen der Kameraanordnung aus 1 ohne eine entsprechende Abdeckung, wobei jede Linie der Kurvenschar dabei einer ermittelten Kontrastübertragungsfunktion bzw. einer ermittelten Modulationsübertragungsfunktion in der Sagittalebene entspricht, insbesondere jeweils einer Messung. Dargestellt sind dabei jeweils die entsprechenden Werte der einzelnen Kontrastübertragungsfunktionen bzw. der Modulationsübertragungsfunktionen in der Sagittalebene über der Frequenz, in diesem Fall ausgedrückt durch die Anzahl der Linienpaare pro Millimeter (Ip/Millimeter). D.h. die Frequenz bzw. die Liniendichte ist entlang der Abszisse aufgetragen und der Kontrast entlang der Ordinate. 4 shows a family of contrast transfer functions of the camera arrangement 1 without a corresponding covering, each line of the family of curves corresponding to a determined contrast transfer function or a determined modulation transfer function in the sagittal plane, in particular one measurement in each case. The corresponding values of the individual contrast transfer functions or the modulation transfer functions in the sagittal plane are shown over the frequency, in this case expressed by the number of line pairs per millimeter (Ip/millimeter). That is, the frequency or the line density is plotted along the abscissa and the contrast along the ordinate.

Wie anhand von 4 gut erkennbar ist, nimmt der erreichbare Kontrast mit zunehmender Liniendichte stark ab, d. h. mit zunehmender Anzahl von Linienpaaren pro Millimeter (Ip/mm). Dies bedeutet, dass mit zunehmender Liniendichte somit die Linien weniger scharf voneinander abgegrenzt erkennbar sind, sondern zunehmend ineinander verschwimmen. Bei einer Frequenz bzw. einer Liniendichte von 50 Ip/mm beträgt ein entsprechender Rest-Kontrast nur noch 50 % bzw. der Kontrastverlust etwa 50%. Ein ähnliches Bild ergibt sich für die Tangentialebene (hier nicht dargestellt).How based on 4 is clearly recognizable, the contrast that can be achieved decreases sharply with increasing line density, ie with an increasing number of line pairs per millimeter (Ip/mm). This means that with increasing line density, the lines are less clearly delimited from one another, but increasingly blur into one another. At a frequency or a line density of 50 lp/mm, a corresponding residual contrast is only 50% or the contrast loss is around 50%. A similar picture emerges for the tangential plane (not shown here).

5 zeigt zum Vergleich dazu eine Schar von entsprechenden Kontrastübertragungsfunktionen, ebenfalls für die Sagittalebene, der gleichen Kameraanordnung aus 1 mit einer nicht erfindungsgemäßen Abdeckung anstelle einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abdeckung 20, wobei jede Linie der Kurvenschar jeweils eine Abdeckung aus einer Charge von Abdeckungen repräsentiert. Es ist eindeutig erkennbar, dass diese Abdeckungen zu einem deutlich höheren Kontrastverlust bzw. einem deutlich geringeren Rest-Kontrast führen. Bei einer Liniendichte von ebenfalls 50 Ip/mm beträgt der Rest-Kontrast bei allen untersuchten Abdeckungen weniger als etwa 25 %, teilweise sogar weniger als 10 %. Ein ähnliches Bild ergibt sich für die Tangentialebene (hier nicht dargestellt). Die Abweichungen zwischen den Abdeckungen sind dabei auf die bauteilbedingten Toleranzen zurückzuführen, d.h. die Bauteiltoleranzen bzw. die Fertigungstoleranzen. Optische Systeme sind diesbezüglich sehr anfällig. 5 shows for comparison a group of corresponding contrast transfer functions, also for the sagittal plane, of the same camera arrangement 1 with a cover not according to the invention instead of a cover 20 designed according to the invention, each line of the family of curves representing a cover from a batch of covers. It is clearly recognizable that these covers lead to a significantly higher loss of contrast or a significantly lower residual contrast. With a line density of 50 lp/mm as well, the residual contrast for all covers examined is less than about 25%, sometimes even less than 10%. A similar picture emerges for the tangential plane (not shown here). The deviations between the covers are due to the component-related tolerances, ie the component tolerances or the manufacturing tolerances. Optical systems are very susceptible to this.

Zur Erläuterung der Begriffe Tangentialebene und Sagittalebene welche vorstehend im Zusammenhang mit den erreichbaren Kontrastwerten genannt worden sind, ist in 6 eine Prinzipdarstellung abgebildet, welche ein grundlegendes optisches System zeigt mit einem Gegenstand bzw. einem Objekt 30, welches Lichtstrahlen L1, L2 mit einer Bildinformation an ein optisches Element 40, hier vereinfacht eine Linse 40, sendet, wobei das optische Element 40 von den Lichtstrahlen L1, L2 durchdrungen wird. Durch die optischen Eigenschaften des optischen Elements 40 kommt es zu einer optischen Beeinflussung der Lichtstrahlen L1, L2, beispielsweise durch Brechung usw.To explain the terms tangential plane and sagittal plane, which have been mentioned above in connection with the achievable contrast values, 6 a schematic diagram is shown, which shows a basic optical system with an object or an object 30, which sends light beams L1, L2 with image information to an optical element 40, here a lens 40 in simplified terms, the optical element 40 being illuminated by the light beams L1 , L2 is penetrated. Due to the optical properties of the optical element 40, the light beams L1, L2 are optically influenced, for example by refraction etc.

Um die optische Beeinflussung zu erfassen, insbesondere Abbildungsfehler, gibt es verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise die Möglichkeit, als Gegenstand 30 ein Gitter, wie in 2 gezeigt, auf der einen Seite des optischen Elements 30 zu platzieren (vgl. 6), und mit einer Bilderfassungseinrichtung auf der anderen Seite des optischen Elements 40 eine Abbildung von dem Gegenstand 30 bzw. dem Gitter 30 nach dem Durchtritt der entsprechenden Lichtstrahlen L1 und L1 durch das optische Element 40 bzw. das optische System im Strahlengang zu erfassen und auszuwerten. Anhand der Abweichung des erfassten Bildes vom realen Bild kann der Abbildungsfehler bestimmt werden.In order to detect the optical influence, in particular aberrations, there are various possibilities, for example the possibility of using a grating as object 30, as in 2 shown to be placed on one side of the optical element 30 (cf. 6 ), and using an image capturing device on the other side of the optical element 40 to capture and evaluate an image of the object 30 or the grating 30 after the passage of the corresponding light beams L1 and L1 through the optical element 40 or the optical system in the beam path . The imaging error can be determined on the basis of the deviation of the captured image from the real image.

Die vom Gegenstand bzw. Objekt 30 ausgesendeten Lichtstrahlen L1, L2 treten dabei entlang vieler verschiedener Richtungen durch das optische Element 30 bzw. ein im Strahlengang angeordnetes optisches System hindurch. Je nachdem wie die Lichtstrahlen L1, L2 dabei durch das optische System bzw. das optische Element 30 durchdringen, fällt die optische Beeinflussung aus. Die optische Beeinflussung, d.h. insbesondere die auftretenden Abbildungsfehler, sind dabei nicht nur von dem optischen Element 40, sondern auch von der Anordnung des Gegenstands bzw. Objekts 30 relativ zum optischen Element 40 abhängig.The light beams L1, L2 emitted by the object or object 30 pass through the optical element 30 or an optical system arranged in the beam path along many different directions. Depending on how the light beams L1, L2 penetrate through the optical system or the optical element 30, the optical influence fails. The optical influence, i.e. in particular the imaging errors that occur, are not only dependent on the optical element 40, but also on the arrangement of the item or object 30 relative to the optical element 40.

Um vergleichbare Aussagen zwischen verschiedenen optischen Elementen 40 bzw. zwischen verschiedenen Anordnungen zu ermöglichen, hat es sich in der Optik etabliert, die optische Beeinflussung in verschiedenen Ebenen zu beurteilen und die auftretenden Abbildungsfehler insbesondere in diesen Ebenen zu bestimmen. Eine dieser Ebenen ist dabei die sogenannte Sagittalebene, in welcher die optische Achse A des optischen Elements 40 sowie das Objekt 30 liegen. Eine weitere dieser Ebenen ist die sogenannte Tangentialebene, welche senkrecht auf der Sagittalebene steht und welche ebenfalls durch das Objekt 30 verläuft.In order to enable comparable statements to be made between different optical elements 40 or between different arrangements, it has become established in optics to assess the optical influence in different planes and to to determine occurring aberrations especially in these planes. One of these planes is the so-called sagittal plane, in which the optical axis A of the optical element 40 and the object 30 lie. Another of these planes is the so-called tangential plane, which is perpendicular to the sagittal plane and which also runs through the object 30 .

Ist das optische Element 40 wie in 6 eine runde Linse 40 und befindet sich das Objekt 30 wie in 6 dargestellt, rechts von der optischen Achse A, aber mit der optischen Achse A auf einer Höhe, ist die Sagittalebene eine Horizontalebene, in welcher die Lichtstrahlen L2 bei Blick von oben, wie in 6 dargestellt verlaufen und im Sagittal-Brennpunkt SF zusammentreffen, wobei die Lichtstrahlen L2 beim Durchdringen des optischen Elements 40 optisch beeinflusst werden. Hierdurch entstehen Abbildungsfehler. Die Tangentialebene ist entsprechend eine Vertikalebene, in welcher die Lichtstrahlen L1 bei Blick von der Seite wie in 6 dargestellt verlaufen und im Tangential-Brennpunkt TF zusammentreffen, wobei die Lichtstrahlen L1 beim Durchdringen des optischen Elements 40 ebenfalls optisch beeinflusst werden.If the optical element 40 is as in 6 a round lens 40 and the object 30 is as in 6 shown to the right of the optical axis A but level with the optical axis A, the sagittal plane is a horizontal plane in which the light rays L2 pass when viewed from above, as in FIG 6 run shown and meet at the sagittal focal point SF, wherein the light rays L2 are optically influenced when penetrating the optical element 40. This results in imaging errors. Correspondingly, the tangential plane is a vertical plane in which the light rays L1 when viewed from the side as in 6 run shown and meet at the tangential focal point TF, wherein the light rays L1 are also optically influenced when penetrating the optical element 40.

Durch den unterschiedlichen Verlauf und die unterschiedlichen Ein- und Austrittswinkel am optischen Element 40 und der unterschiedlichen Länge der innerhalb des optischen Elements 40 zurückgelegten Wegstrecke, werden die Lichtstrahlen L1 und L2 unterschiedlich optisch beeinflusst und die Brennpunkte der Sagittal- und der Tangentialebene fallen nicht zusammen. Hierdurch entstehen Abbildungsfehler, da die Brennweite einer entsprechenden Kamera nicht auf beide Brennpunkte gleichzeitig optimal eingestellt werden kann. Je größer das Objekt ist, umso mehr Bereiche des Objekts werden mit Abbildungsfehlern abgebildet. Die entstehenden Abbildungsfehler sind je nach Ebene und je nach Strahlendurchgangsrichtung unterschiedlich groß. Daher werden die Abbildungsfehler in der Regel für jede dieser Ebenen getrennt angegeben.Due to the different course and the different entry and exit angles on the optical element 40 and the different length of the path covered within the optical element 40, the light beams L1 and L2 are optically influenced differently and the focal points of the sagittal and tangential planes do not coincide. This results in imaging errors, since the focal length of a corresponding camera cannot be optimally adjusted to both focal points at the same time. The larger the object, the more areas of the object are imaged with aberrations. The resulting aberrations vary in size depending on the plane and the direction of passage of the rays. Therefore, the aberrations are usually given separately for each of these levels.

In vielen Fällen wird zugunsten jedoch ein globaler Abbildungsfehler aus den in der Sagittalebene und der Tangentialebene ermittelten Abbildungsfehlern bestimmt.In many cases, however, a global aberration is determined from the aberrations determined in the sagittal plane and the tangential plane.

Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann ein Mittelwert, insbesondere ein arithmetisches Mittel des Abbildungsfehlers bzw. einer den Abbildungsfehler charakterisierenden Größe bestimmt werden, oder der jeweils schlechtere bzw. größere Wert verwendet werden.There are different ways to do this. For example, a mean value, in particular an arithmetic mean, of the imaging error or of a variable characterizing the imaging error can be determined, or the worse or larger value can be used in each case.

7 zeigt eine entsprechende Prinzipskizze zur Erläuterung der grundsätzlichen Anordnungs-Ausgestaltungsmöglichkeiten von Kamera 10 und Abdeckung 20 einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung 100 relativ zueinander, wobei in 7 die Kameraanordnung in 100 Draufsicht auf eine erste Referenzebene RE1 gezeigt ist. In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, wie die optische Achse AK der Kamera 10 die Abdeckung 20 durchstößt, und die optische Achse AA der Abdeckung 20 in einem Winkel α zur optischen Achse AK der Kamera verläuft, wobei die optische Achse AK der Kamera die Abdeckung 20 nicht senkrecht durchstößt (wie die zugehörige optische Achse AA die Abdeckung 20), sondern in einem Winkel zu dieser. 7 FIG 7 the camera arrangement is shown in 100 plan view of a first reference plane RE1. In this representation it is easy to see how the optical axis AK of the camera 10 penetrates the cover 20, and the optical axis AA of the cover 20 runs at an angle α to the optical axis AK of the camera, the optical axis AK of the camera covering the cover 20 does not pierce the cover 20 perpendicularly (like the associated optical axis AA), but at an angle to it.

8 zeigt eine weitere Prinzipskizze zur Erläuterung der grundsätzlichen Anordnungs-Ausgestaltungsmöglichkeiten von Kamera 1 und Abdeckung 20 einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung 100 relativ zueinander, wobei diese Darstellung die Kameraanordnung in 100 in Seitenansicht mit Blick auf eine zweite Referenzebene RE2 zeigt, welche senkrecht auf der ersten Referenzebene RE1 aus 7 steht. Aus der Darstellung in 8 wird deutlich, dass die Kamera 10 bzw. deren optische Achse AK auch mit einem zweiten Winkel β zur optischen Achse AA der Abdeckung 20 angeordnet sein kann und auch in der zweiten Referenzebene RE2 die Abdeckung 20 nicht senkrecht durchstoßen muss. 8th shows a further schematic diagram to explain the basic arrangement design options of camera 1 and cover 20 of a camera arrangement 100 according to the invention relative to one another, this illustration showing the camera arrangement in 100 in a side view with a view of a second reference plane RE2, which is perpendicular to the first reference plane RE1 7 stands. From the presentation in 8th it becomes clear that the camera 10 or its optical axis AK can also be arranged at a second angle β to the optical axis AA of the cover 20 and also does not have to penetrate the cover 20 perpendicularly in the second reference plane RE2.

Eine Veränderung des Krümmung der Abdeckung 20, eine Veränderung der Position der Kamera 10 relativ zur Abdeckung 20 sowie eine Veränderung der Wandstärke d der Abdeckung 20 führen zu einer Veränderung der optischen Beeinflussung der Lichtstrahlen beim Durchdringen der Abdeckung.A change in the curvature of the cover 20, a change in the position of the camera 10 relative to the cover 20 and a change in the wall thickness d of the cover 20 lead to a change in the optical influence of the light beams when penetrating the cover.

Dabei nimmt mit zunehmender Krümmung, zunehmendem Winkelversatz sowie zunehmender Wandstärke, die unerwünschte optischen Beeinflussung, insbesondere ein Kontrastverlust, in der Regel zu. Um für eine Weiterverarbeitung der erfassten Bildinformationen eine ausreichende Erfassungsqualität sicherzustellen, ist es erforderlich den auftretenden Kontrastverlust innerhalb eines definierten Bereichs, d. h. innerhalb definierter Grenzen zu halten bzw. den Kontrastverlust so weit zu minimieren, dass ein zulässiger Grenzwert nicht überschritten wird bzw. stets ein mindestens erforderlicher Rest-Kontrast erreicht wird.With increasing curvature, increasing angular offset and increasing wall thickness, the undesired optical influence, in particular a loss of contrast, generally increases. In order to ensure sufficient acquisition quality for further processing of the acquired image information, it is necessary to compensate for the loss of contrast that occurs within a defined area, i. H. within defined limits or to minimize the loss of contrast to such an extent that a permissible limit value is not exceeded or a minimum required residual contrast is always achieved.

Dies kann dank der vorliegenden Erfindung besonders einfach erreicht werden. Und zwar, indem die Krümmung der Innenfläche 21 der Abdeckung 20 in Abhängigkeit von der Kameraposition, insbesondere zusätzlich in Abhängigkeit von der Wandstärke d der Abdeckung 20, durch ein erfindungsgemäßes Verfahren an die Krümmung der Außenfläche 21 angepasst wird bzw. umgekehrt, wobei besonders bevorzugt jedoch die Krümmung der Innenfläche 22 an die Krümmung der Außenfläche 21 angepasst wird, da die Krümmung der Außenfläche meistens durch ein gewünschtes Design vorgegeben ist.This can be achieved particularly easily thanks to the present invention. This is done by adapting the curvature of the inner surface 21 of the cover 20 to the curvature of the outer surface 21 or vice versa using a method according to the invention, depending on the camera position, in particular additionally depending on the wall thickness d of the cover 20, but particularly preferably the curvature of the inner surface 22 to the curvature of the outer surface che 21 is adjusted, since the curvature of the outer surface is mostly dictated by a desired design.

9 zeigt eine Prinzipskizze zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auslegung bzw. Anpassung der Krümmung einer erfindungsgemäßen Abdeckung 20 für eine erfindungsgemäßen Kameraanordnung 100, wobei die Kameraanordnung 100 in 9 in Draufsicht auf eine erste Referenzebene RE1 gezeigt ist. 9 shows a schematic diagram to explain a method according to the invention for designing or adapting the curvature of a cover 20 according to the invention for a camera arrangement 100 according to the invention, the camera arrangement 100 in 9 is shown in plan view of a first reference plane RE1.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Auslegung einer Krümmung der Abdeckung 20 für eine erfindungsgemäße Kameraanordnung 100, umfasst in einer besonders vorteilhaften Ausführung die folgenden Schritte:

a) Definieren der Soll-Position und Soll-Orientierung der Abdeckung 20 in einem definierten Bezugskoordinatensystem,
b) Definieren der Soll-Position und Soll-Orientierung der Kamera 10 relativ zur Abdeckung 20 oder absolut im Bezugskoordinatensystem,
c) Ermitteln des Durchstoßpunktes DPa der optischen Achse AK der Kamera 10 durch die Außenfläche 21 der Abdeckung 20,
d) Ermitteln der Krümmung der Außenfläche 21 in diesem Durchstoßpunkt DPa der optischen Achse AK der Kamera 10 in der ersten Referenzebene RE1, wobei der Mittelpunkt M1 und der Radius R1 des zugehörigen Krümmungskreises, der die Krümmung in der erste Referenzebene RE1 an diesem Durchstoßpunkt DPa definiert, ermittelt werden, und
e) Anpassen der Krümmung der Innenfläche 22 der Abdeckung 10 an die in Schritt d) ermittelte Krümmung der Außenfläche 21.

A method according to the invention for designing a curvature of the cover 20 for a camera arrangement 100 according to the invention comprises the following steps in a particularly advantageous embodiment:

a) Defining the target position and target orientation of the cover 20 in a defined reference coordinate system,
b) defining the target position and target orientation of the camera 10 relative to the cover 20 or absolutely in the reference coordinate system,
c) determining the penetration point DPa of the optical axis AK of the camera 10 through the outer surface 21 of the cover 20,
d) Determining the curvature of the outer surface 21 at this intersection point DPa of the optical axis AK of the camera 10 in the first reference plane RE1, with the center point M1 and the radius R1 of the associated circle of curvature defining the curvature in the first reference plane RE1 at this intersection point DPa , are determined, and
e) Adjusting the curvature of the inner surface 22 of the cover 10 to the curvature of the outer surface 21 determined in step d).

Das Anpassen der Krümmung der Innenfläche 22 an die Krümmung der Außenfläche 21 erfolgt in einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere, indem die folgenden Schritte durchgeführt werden:

e1) Ermitteln bzw. Bestimmen der gewünschten Wandstärke d der Abdeckung 20 am in Schritt c) ermittelten Durchstoßpunkt DPa,
e2) Bestimmen des Mittelpunkts M2 des zugehörigen, gesuchten zweiten Krümmungskreises in Abhängigkeit von dem in Schritt d) ermittelten Mittelpunkt M1 des die Krümmung im Durchstoßpunkt DPa der Außenfläche 21 definierenden Krümmungskreises sowie in Abhängigkeit von der Wandstärke d der Abdeckung 20 am Durchstoßpunkt DPa durch Ermitteln des Punktes M2, der sich ergibt, wenn der in Schritt
d) bestimmte Mittelpunkt M1 des Krümmungskreises in der ersten Referenzebene RE1 entlang einer Mittelpunktgeraden MG, welche durch den Durchstoßpunkt DPa und den Mittelpunkt M1 des Krümmungskreises aus Schritt d) verläuft, um den Betrag der Wandstärke d der Abdeckung 20 am Durchstoßpunkt DPa in senkrechter Richtung entlang der Mittelpunktgeraden MG nach innen verschoben wird,
e3) Ermitteln eines optischen Indexes n der Abdeckung, insbesondere des Brechungsindex n der Abdeckung 20, insbesondere am in Schritt c) ermittelten Durchstoßpunkt DPa oder in einem Bereich um diesen herum, und
e4) Bestimmen des Radius R2 des zugehörigen, die gesuchte Krümmung der Innenfläche 22 definierenden Krümmungskreises in Abhängigkeit von dem in Schritt d) ermittelten Krümmungsradius R1, der Wandstärke d der Abdeckung 20 am Durchstoßpunkt DPa und dem optischen Index n, derart, dass die folgende Beziehung zumindest näherungsweise erfüllt ist:

R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / d}{n} .

In an advantageous embodiment of a method according to the invention, the curvature of the inner surface 22 is adapted to the curvature of the outer surface 21 in particular by carrying out the following steps:

e1) determining or determining the desired wall thickness d of the cover 20 at the puncture point DPa determined in step c),
e2) Determination of the center point M2 of the associated, searched second circle of curvature as a function of the center point M1 determined in step d) of the circle of curvature defining the curvature at the penetration point DPa of the outer surface 21 and as a function of the wall thickness d of the cover 20 at the penetration point DPa by determining the Point M2, which results when the in step
d) determined center M1 of the circle of curvature in the first reference plane RE1 along a center line MG, which runs through the penetration point DPa and the center M1 of the circle of curvature from step d), by the amount of the wall thickness d of the cover 20 at the penetration point DPa in the vertical direction the center line MG is shifted inwards,
e3) determining an optical index n of the cover, in particular the refractive index n of the cover 20, in particular at the penetration point DPa determined in step c) or in an area around it, and
e4) Determining the radius R2 of the associated circle of curvature that defines the desired curvature of the inner surface 22 as a function of the radius of curvature R1 determined in step d), the wall thickness d of the cover 20 at the penetration point DPa and the optical index n, such that the following relationship is at least approximately fulfilled:

R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / i.e}{n} .

Falls erforderlich, können die einzelnen Verfahrensschritte zur Anpassung bzw. Auslegung der Krümmung der Abdeckung insbesondere wenigstens ein weiteres Mal zur Auslegung der Krümmung in der zweiten Referenzebene RE2 oder einer oder mehreren weiteren Referenzebenen wiederholt werden.If necessary, the individual method steps for adapting or designing the curvature of the cover can be repeated at least once more to design the curvature in the second reference plane RE2 or one or more further reference planes.

Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine besonders vorteilhafte Auslegung der Krümmung der Abdeckung 20 erreichen, wobei sich auf mit einer derartig ausgelegten Abdeckung 20 auch mit einer gekrümmten Abdeckung 20 eine nur geringe unerwünschte optische Beeinflussung der Bildinformation bei der Erfassung durch die Kamera realisieren lässt. Insbesondere lässt sich hierdurch eine Kameraanordnung 100 bereitstellen, bei welcher die Krümmung der Außenfläche 21 und die Krümmung der Innenfläche 22 der Abdeckung 20 im optisch wirksamen Bereich 23 derart aufeinander abgestimmt sind und die Abdeckung 20 derart relativ zur Kamera angeordnet ist, dass eine unerwünschte optische Beeinflussung der die Bildinformation repräsentierenden Lichtstrahlen, welche die Abdeckung 20 bei einer Erfassung einer Bildinformation aus der Umgebung durchdringen, innerhalb eines definierten Bereichs liegt.This allows a particularly advantageous design of the curvature of the cover 20 to be achieved in a particularly simple manner, with a cover 20 designed in this way, even with a curved cover 20, resulting in only a slight undesired optical influence on the image information when it is captured by the camera leaves. In particular, this makes it possible to provide a camera arrangement 100 in which the curvature of the outer surface 21 and the curvature of the inner surface 22 of the cover 20 are matched to one another in the optically effective region 23 and the cover 20 is arranged relative to the camera in such a way that an undesirable optical influence of the light beams representing the image information, which penetrate the cover 20 when image information from the environment is detected, lies within a defined range.

Eine besonders gute Reduzierung der unerwünschten optischen Beeinflussung ergibt sich, insbesondere ein gutes Kontrastverhalten über einen großen Bereich des Kamerasichtfeldes 11, wenn die Krümmung von Außenfläche 21 und Innenfläche 22 im optisch wirksamen Bereich 23 jeweils konstant ist, d.h. nicht veränderlich bzw. wenn alle zugehörigen ersten Krümmungskreise jeweils den gleichen Radius R1 und den gleichen Mittelpunkt M1 aufweisen und alle zugehörigen zweiten Krümmungskreise jeweils den gleichen Radius R2 und den gleichen Mittelpunkt M2 und nicht unterschiedlich sind im optisch wirksamen Bereich 23. Grundsätzlich kann die Krümmung im optisch wirksamen Bereich 23 jedoch auch veränderlich sein.A particularly good reduction in the undesirable optical influence results, in particular good contrast behavior over a large area of the camera field of view 11, if the curvature of the outer surface 21 and inner surface 22 in the optically effective region 23 is constant, i.e. not variable, or if all associated first circles of curvature each have the same radius R1 and the same center point M1 and all associated second circles of curvature each have the same radius R2 and the have the same center point M2 and are not different in the optically effective area 23. In principle, however, the curvature in the optically effective area 23 can also be variable.

Die Krümmung der Abdeckung 20 der Kameraanordnung 100 aus 1 ist wie vorbeschrieben ausgelegt worden, d.h. mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Kameraanordnung 100 bereitstellen, insbesondere eine Kameraanordnung 100, mit der sich auch bei einem Anstellwinkel der Kamera 10 relativ zur optischen Achse AA der Abdeckung 20 von bis zu α ₌ 30° in der ersten Referenzebene RE1 und einem Krümmungsradius von R1 ≈ 25 mm der Abdeckung 20 über einen Blickwinkelbereich von ±20°, d.h. über ein Kamerasichtfeld 11 mit einem Öffnungswinkel von bis zu 40° (20° nach links und 20° nach rechts von der optischen Achse AK der Kamera 10) jeweils für eine Frequenz von bis zu 50 Ip/mm noch ein Kontrast von mindestens 50% (entspricht „MTF 50“) erreichen, wie 10 beispielhalber zeigt.The curvature of the cover 20 of the camera assembly 100 1 has been designed as described above, ie by means of a method according to the invention. This makes it possible to provide a particularly advantageous camera arrangement 100 according to the invention, in particular a camera arrangement 100 with which, even with a setting angle of camera 10 relative to the optical axis AA of cover 20 of up to α ₌ 30° in the first reference plane RE1 and a radius of curvature of R1 ≈ 25 mm of the cover 20 over a viewing angle range of ±20°, ie over a camera field of view 11 with an opening angle of up to 40° (20° to the left and 20° to the right of the optical axis AK of the camera 10), each for one frequency of up to 50 lp/mm still achieve a contrast of at least 50% (corresponds to "MTF 50"), such as 10 shows by way of example.

Grundsätzlich ist eine Vielzahl von Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele möglich, ohne den durch die Patentansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen.In principle, a large number of modifications to the configurations and exemplary embodiments described are possible without departing from the scope of protection defined by the patent claims.

Bezugszeichenlistereference list

100100: erfindungsgemäße Kameraanordnungcamera arrangement according to the invention
1010: Kameracamera
2020: erfindungsgemäße Abdeckungcover according to the invention
1111: Kamerasichtfeldcamera field of view
2121: Außenfläche der Abdeckungouter surface of the cover
2222: Innenfläche der Abdeckunginner surface of the cover
2323: optisch wirksamer Bereichoptically effective area
3030: Objektobject
4040: optisches Element, Linseoptical element, lens
αa: Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der optischen Achse der Abdeckung in der ersten ReferenzebeneAngle between the optical axis of the camera and the optical axis of the cover in the first reference plane
ββ: Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der optischen Achse der Abdeckung in der zweiten ReferenzebeneAngle between the optical axis of the camera and the optical axis of the cover in the second reference plane
AA: optische Achseoptical axis
AAaa: optische Achse der Abdeckung im optisch wirksamen Bereichoptical axis of the cover in the optically effective area
AKAK: optische Achse der Kameraoptical axis of the camera
di.e: Wandstärke der Abdeckungwall thickness of the cover
DPaDPa: Durchstoßpunkt der optischen Achse der Kamera bzw. der Mittelpunktgeraden durch die AußenflächePenetration point of the optical axis of the camera or the center line through the outer surface
DPiDPi: Durchstoßpunkt der Mittelpunktgeraden durch die InnenflächePenetration point of the center line through the inner surface
M1 iM1 i: Krümmungsmittelpunkt eines ersten Krümmungskreises, welcher die Krümmung der Außenfläche definiertCenter of curvature of a first circle of curvature defining the curvature of the outer surface
M2iM2i: Krümmungsmittelpunkt eines zweiten Krümmungskreises, welcher die Krümmung der Innenfläche definiertCenter of curvature of a second circle of curvature defining the curvature of the inner surface
MGMG: Mittelpunktgeradecenter line
L1, L2L1, L2: Lichtstrahlenrays of light
R1 iR1 i: Krümmungsradius eines ersten Krümmungskreises, welcher die Krümmung der Außenfläche definiertRadius of curvature of a first circle of curvature that defines the curvature of the outer surface
R2iR2i: Krümmungsradius eines zweiten Krümmungskreises, welcher die Krümmung der Innenfläche definiertRadius of curvature of a second circle of curvature that defines the curvature of the inner surface
RE1RE1: erste Referenzebenefirst reference level
RE2RE2: zweite Referenzebenesecond reference level
SFSF: Sagittal-BrennpunktSagittal focus
TFtf: Tangential-BrennpunktTangential focus

Claims

Camera arrangement (100) for a vehicle, in particular for an interior of a vehicle, comprising: - a camera (10) with an optical axis (AK) and a camera field of view (11) for optically capturing at least one item of image information of an environment, and - a flat cover (20) with an outer surface (21), an inner surface (22) and with at least one optically effective area (23) in which the cover (20) is at least partially translucent and for optically capturing an image information from the environment can be at least partially penetrated by associated light beams (L1, L2) representing the image information, the cover (20) being arranged in such a way that its optically effective area (23) protrudes into the camera field of view (11) and the at least partially covers the field of view (11) of the camera (10) and the outer surface (21) is on a side facing away from the camera (10) and the inner surface (22) is on a side facing the camera (10), characterized in that in the optically effective area (23) of the cover (20), the outer surface (21) and the inner surface (22) are each curved at least in sections, with a curvature of the outer surface (21) and a curvature of the inner surface (22) in the optically effective area being such are designed and coordinated with one another and the cover (20) is arranged relative to the camera (10) in such a way that at least one variable which characterizes an undesirable optical influence by the cover (20) lies within a defined range.

Camera arrangement (100) according to claim 1 , characterized in that a loss of contrast caused by the cover (20) lies within a defined range, in particular does not exceed a defined limit value.

Camera arrangement (100) according to claim 1 or 2 , characterized in that the cover (20) is arranged relative to the camera (10) in such a way that the camera field of view (11) is covered by the cover (20) at least to such an extent that the optical axis (AK) of the camera (10) pierces the cover within the optically effective area (23), the optical axis (AK) of the camera (10) not being aligned with the optical axis (AA) of the optically effective area (23) of the cover (20), and the cover (20) is curved and is arranged relative to the camera (10) in such a way that the optical axis (AK) of the camera (10) does not penetrate the outer surface (21) and/or the inner surface (22) of the cover (20) perpendicularly.

Camera arrangement (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer surface (21) is at least partially convexly curved in its optically effective region (23), the outer surface (21) being convexly curved at least in a first reference plane (RE1). and the curvature of the outer surface (21) in this first reference plane (RE1) is defined by a first family of first circles of curvature lying in the first reference plane (RE1), each having a first center of curvature (M1) and a first radius of curvature (R1).

Camera arrangement (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner surface (22) is at least partially concavely curved in its optically effective region (23), the inner surface (22) being concavely curved at least in the first reference plane (RE1). and the curvature of the inner surface (22) in this first reference plane (RE1) is defined by a second family of second circles of curvature lying in the first reference plane (RE1), each having a second center of curvature (M2) and a second radius of curvature (R2).

Camera arrangement (100) according to claim 4 or 5 , characterized in that in the first reference plane (RE1) at least a first radius of curvature (R1) and/or a second radius of curvature (R2) is smaller than 100 mm, 90 mm, 80 mm, 70 mm, 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm or 20 mm, but greater than or equal to 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, or 25 mm.

Camera arrangement (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the cover (20) is designed in such a way that at least in the first reference plane (RE1) at the penetration points (DPa, DPi) of the optical axis (AK) of the camera (10 ) through the cover (20), the curvature of the outer surface (21) and the curvature of the inner surface (22) are different from each other.

Camera arrangement (100) according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that the cover (20) is designed in such a way that the first radius of curvature (R1) of the first circle of curvature, which is the curvature of the outer surface (21) at the point of penetration (DPa) through the outer surface (21) in the first reference plane (RE1 ) defined, and the second radius of curvature (R2) of the second circle of curvature, which defines the associated curvature of the inner surface (22) in the first reference plane (RE1), along a common center line (MG), with the second center (M2) of the second The circle of curvature is offset inwards by the wall thickness (d) of the cover (20) at the penetration point (DPa) of the optical axis (AK) through the outer surface (21) compared to the first center point (M1) along the center line (MG).

Camera arrangement (100) according to one of Claims 4 until 7 , characterized in that the cover (20) is curved in the area of the penetration point (DPa) of the optical axis (AK) of the camera (10) through the outer surface (21) in the first reference plane (RE1) in such a way that the following applies, at least approximately:

R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / i.e}{n},

where R1 is the first radius of curvature of the first circle of curvature which defines the curvature of the outer surface in the first reference plane, where R2 is the second radius of curvature of the second circle of curvature which defines the curvature of the inner surface in the first reference plane, where n is an optical index of the cover im is the area of the penetration point of the optical axis of the camera through the outer surface, and where d is the wall thickness of the cover at this penetration point.

Method, in particular computer-implemented method, for designing a curvature of a cover (20) for a camera arrangement (100) according to one of Claims 1 until 9 , wherein the method comprises the following steps: a) defining the target position and target orientation of the cover (20), b) defining the target position and target orientation of the camera (10), c) determining the penetration point (DPa , DPi) the optical axis (AK) of the camera (10) through the outer surface (21) or the inner surface (22) of the cover (20), d) determining the curvature of the respective surface (21, 22) in the associated, determined puncture point (DPa, DPi) the optical axis (AK) of the camera (10) in a selected reference plane (RE1, RE2), the center (M1, M2) and the radius (R1, R2) of the associated, the curvature in the selected reference plane (RE1, RE2) at the penetration point (DPa, DPi) defining the circle of curvature are determined, and e) adapting the curvature of the other surface (22, 21) of the cover (20) to the curvature determined in step d) in the penetration point (DPa, DPi) in the selected reference plane (RE1, RE2), so that an undesired optical influence of the light beams (L1, L2) representing the image information, which penetrate the cover (20) when image information from the environment is detected, is within a defined range .

procedure after claim 10 , wherein the adjustment of the curvature of the other surface (22, 21) in the selected reference plane (RE1, RE2) takes place by carrying out the following steps: e1) determining the wall thickness (d) of the cover (20), e2) determining the Center (M2, M1) of the associated, sought-after circle of curvature as a function of the center (M1, M2) determined in step d) of the circle of curvature defining the curvature at the point of intersection (DPa, DPi) and as a function of the wall thickness (d) of the cover at Penetration point (DPa, DPi) by determining the point (M2, M1) that results when the center point (M1, M2) of the circle of curvature determined in step d) in the associated reference plane (RE1, RE2) along a center line (MG) , which runs through the penetration point (DPa, DPi) and the center point (M1, M2) of the circle of curvature from step d), by the amount of the wall thickness (d) of the cover (20) at the penetration point (DPa, DPi) in the vertical direction of the center line (MG) is shifted inwards or outwards, e3) determining an optical index (n) of the cover (20), and e4) determining the radius (R2, R1) of the associated, the sought-after curvature of the other surface (22 , 21) defining the circle of curvature as a function of the radius of curvature (R1, R2) determined in step d), the desired wall thickness (d) of the cover (20) at the penetration point (DPa, DPi) of the optical axis (AK) in the reference plane (RE1 , RE2) and the optical index (n) such that the following relationship is at least approximately fulfilled:

R 2 = \frac{R 1 - (n - 1) / i.e}{n},

Cover (20) for a camera arrangement (100), characterized in that the cover (20) for a camera arrangement (100) according to one of Claims 1 until 9 is formed and / or a curvature of the cover (20) according to a method claim 10 or 11 has been laid out.

Device with means for carrying out a method according to one of Claims 10 or 11 , characterized in that the device for carrying out a method according to one of the claims 9 or 10 trained and set up.

Computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to perform the method according to any one of Claims 10 or 11 to execute.

A computer-readable storage medium having instructions stored thereon which, when the instructions are executed by a computer, cause the computer to perform the method of any one of Claims 10 or 11 to execute.